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掺复合微细集料配制高性能混凝土

2013-07-15 01:12

    [摘要]本文研究了掺粉煤灰、低钙石与沸石复合微细集料配制高性能混凝土的方法，并从实验结果分析与探讨了混凝土强度提高的作用机理。 
　　
    [关键词]复合微细集料　高性能混凝土　机理 实验 
　　 
　　一、前言 
　　 
　　现代科学技术的发展，促进了高性能混凝土的开发与应用。根据现代建筑物高层、重载、大跨度的特点和承受各种恶劣环境条件地需求，对混凝土的性能提出了更高的要求。它不仅要求混凝土的拌合物具有大流动性的施工性能，而且要求混凝土具有良好的力学性能和耐久性。因此，研究开发高性能混凝土，满足现代建筑各个领域的需要成为一个新的研究课题。目前国内外配制高性能混凝土的技术途径有很多，如采用硅灰或粉煤灰，掺用高活性的混合材与高效减水剂，或在混凝土中掺入微细集料都是提高混凝土强度的有效方法。本实验采用普通廉价的原材料，常规混凝土工艺，掺复合微细集料(粉煤灰、低钙石与沸石)配制C60高性能混凝土，并分析与探讨了混凝土强度的作用机理。 
　　 
　　二、实验材料 
　　 
　　1　水泥　采用广西柳州水泥厂生产的525#硅酸盐(I型)水泥，其性能见表1。 
　　 
　　2　砂、石 由建筑工地现场取回，其物理性能见表2。 
　　 
　　3　掺合料　本实验采用的掺合料为微细粉煤灰(Ⅱ级灰)，低钙石粉和沸石粉，它们的化学成分及物理性能见表3。 
　　 
　　4　外加剂　选用适宜的减水剂是配制高性能混凝土的关键技术之一。本实验采用湛江外加剂厂生产的高效减水剂(FDN-5)，掺量为0.85％。 
　　 

　　三、实验结果与探讨 
　　 
　　1　粉煤灰与低钙石、沸石双掺对混凝土性能的影响 
　　用Ⅱ级粉煤灰分别与细磨低钙石粉和沸石粉配制混凝土，经过多次的试验，Ⅱ级灰取代率为15％，低钙石、沸石的取代率为5％，结果列于表4。 
　　从表4可看出，选用Ⅱ级灰与低钙石粉或沸石粉双掺，混凝土强度的顺序为：TX4＞TX3＞TX2＞>TX1＞TX6＞TX5＞TX0。当Ⅱ级粉煤灰的掺量增加到20％后混凝土的早、后期强度则随之降低。在每组相同掺量的粉煤灰、低钙石与沸石的试样中，掺沸石混凝土的RX3和RX28均高于掺低钙石的试样，说明沸石的火山灰“活性效应”优于低钙石。基准混凝土TX0试样的水胶比大于Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石双掺的TX1、TXX2、TX3、TX4、TX5、TX6试样，而其坍落度则小于TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6试样。值得注意的是，基准混凝土的水泥用量大，但其28天强度却最低(65.6MPa)。这是由于基准混凝土水泥用量大，均匀性较差，并在水泥浆——粗集料界面因泌水作用而形成的孔隙率较高，使其承受荷载时容易造成破坏的薄弱层所致。但当在基准样中掺入粉煤灰、低钙石与沸石后，这些具有火山灰较高活性的微细集料，与其反应的ca(OH)2的总量增多，促进了水泥的水化，并在这些微集料表面生成低铝的C—S—H凝胶，使浆体明显的密实，界面粘结力增强，从而明显地提高了水泥石的结构强度。 
　　2　粉煤灰与低钙石、沸石三掺对混凝土强度的影响 
　　从表4的实验结果中可看出，Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石双掺，混凝土强度最高的TX4试样还不能达到高性能混凝土的要求，能否用Ⅱ级粉煤灰与低钙石和沸石复合三掺来配制高性能混凝土对降低混凝土的成本，并扩大其用量及综合利用，保护环境具有重大意义。本实验采用Ⅱ级粉煤灰与低钙石和沸石微细集料复合三掺的方法，收到了较好的效果，实验结果列于表5。 
　　表5中的实验结果表明，采用Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石复合三掺，其效果与粉煤灰与低钙石或沸石双掺试验结果相比，可较大幅度地提高混凝土的早、后期强度，TY1试样的28天强度高达73.6MPa。这是微细集料粉煤灰、低钙石与沸石共同作用的结果。 
　　 
　　四、结论 

　　(1)添加粉煤灰、低钙石与沸石微细集料复合三掺配制的混凝土，可在粉煤灰的作用的基础上，增加低钙石与沸石的活性作用，减少浆体中ca(OH)2含量，增加C—S—H和C—Al—H凝胶，改善混凝土的微观结构，提高混凝土的密实度，从而使混凝土的强度有明显的提高。 
　　(2)采用粉煤灰、低钙石与沸石微细集料复合三掺配制高性能混凝土，由于粉煤灰、低钙石与沸石微细集料具有共同作用的综合效应，因而改善了混凝土的力学性能与施工性能，为高性能混凝土的发展与应用提供了一个新的途径。