摻復(fù)合微細(xì)集料配制高性能混凝土

【摘要】本文研究了摻粉煤灰、低鈣石與沸石復(fù)合微細(xì)集料配制高性能混凝土的方法，并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與探討了混凝土強(qiáng)度提高的作用機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合微細(xì)集料；高性能混凝土；機(jī)理；實(shí)驗(yàn)

一、前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了高性能混凝土的開發(fā)與應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)代建筑物高層、重載、大跨度的特點(diǎn)和承受各種惡劣環(huán)境條件地需求，對(duì)混凝土的性能提出了更高的要求。它不僅要求混凝土的拌合物具有大流動(dòng)性的施工性能，而且要求混凝土具有良好的力學(xué)性能和耐久性。因此，研究開發(fā)高性能混凝土，滿足現(xiàn)代建筑各個(gè)領(lǐng)域的需要成為一個(gè)新的研究課題。目前國內(nèi)外配制高性能混凝土的技術(shù)途徑有很多，如采用硅灰或粉煤灰，摻用高活性的混合材與高效減水劑，或在混凝土中摻入微細(xì)集料都是提高混凝土強(qiáng)度的有效方法。本實(shí)驗(yàn)采用普通廉價(jià)的原材料，常規(guī)混凝土工藝，摻復(fù)合微細(xì)集料(粉煤灰、低鈣石與沸石)配制C60高性能混凝土，并分析與探討了混凝土強(qiáng)度的作用機(jī)理。

二、實(shí)驗(yàn)材料

1　水泥　采用廣西柳州水泥廠生產(chǎn)的525#硅酸鹽(I型)水泥，其性能見表1。

2　砂、石由建筑工地現(xiàn)場取回，其物理性能見表2。

3　摻合料　本實(shí)驗(yàn)采用的摻合料為微細(xì)粉煤灰(Ⅱ級(jí)灰)，低鈣石粉和沸石粉，它們的化學(xué)成分及物理性能見表3。

4　外加劑　選用適宜的減水劑是配制高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一。本實(shí)驗(yàn)采用湛江外加劑廠生產(chǎn)的高效減水劑(FDN-5)，摻量為0.85％。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與探討

1　粉煤灰與低鈣石、沸石雙摻對(duì)混凝土性能的影響

用Ⅱ級(jí)粉煤灰分別與細(xì)磨低鈣石粉和沸石粉配制混凝土，經(jīng)過多次的試驗(yàn)，Ⅱ級(jí)灰取代率為15％，低鈣石、沸石的取代率為5％，結(jié)果列于表4。

從表4可看出，選用Ⅱ級(jí)灰與低鈣石粉或沸石粉雙摻，混凝土強(qiáng)度的順序?yàn)椋篢X4＞TX3＞TX2＞>TX1＞TX6＞TX5＞TX0。當(dāng)Ⅱ級(jí)粉煤灰的摻量增加到20％后混凝土的早、后期強(qiáng)度則隨之降低。在每組相同摻量的粉煤灰、低鈣石與沸石的試樣中，摻沸石混凝土的RX3和RX28均高于摻低鈣石的試樣，說明沸石的火山灰“活性效應(yīng)”優(yōu)于低鈣石。基準(zhǔn)混凝土TX0試樣的水膠比大于Ⅱ級(jí)粉煤灰與低鈣石或沸石雙摻的TX1、TXX2、TX3、TX4、TX5、TX6試樣，而其坍落度則小于TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6試樣。值得注意的是，基準(zhǔn)混凝土的水泥用量大，但其28天強(qiáng)度卻最低(65.6MPa)。這是由于基準(zhǔn)混凝土水泥用量大，均勻性較差，并在水泥漿——粗集料界面因泌水作用而形成的孔隙率較高，使其承受荷載時(shí)容易造成破壞的薄弱層所致。但當(dāng)在基準(zhǔn)樣中摻入粉煤灰、低鈣石與沸石后，這些具有火山灰較高活性的微細(xì)集料，與其反應(yīng)的ca(OH)2的總量增多，促進(jìn)了水泥的水化，并在這些微集料表面生成低鋁的C—S—H凝膠，使?jié){體明顯的密實(shí)，界面粘結(jié)力增強(qiáng)，從而明顯地提高了水泥石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2　粉煤灰與低鈣石、沸石三摻對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

從表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可看出，Ⅱ級(jí)粉煤灰與低鈣石或沸石雙摻，混凝土強(qiáng)度最高的TX4試樣還不能達(dá)到高性能混凝土的要求，能否用Ⅱ級(jí)粉煤灰與低鈣石和沸石復(fù)合三摻來配制高性能混凝土對(duì)降低混凝土的成本，并擴(kuò)大其用量及綜合利用，保護(hù)環(huán)境具有重大意義。本實(shí)驗(yàn)采用Ⅱ級(jí)粉煤灰與低鈣石和沸石微細(xì)集料復(fù)合三摻的方法，收到了較好的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表5。

表5中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用Ⅱ級(jí)粉煤灰與低鈣石或沸石復(fù)合三摻，其效果與粉煤灰與低鈣石或沸石雙摻試驗(yàn)結(jié)果相比，可較大幅度地提高混凝土的早、后期強(qiáng)度，TY1試樣的28天強(qiáng)度高達(dá)73.6MPa。這是微細(xì)集料粉煤灰、低鈣石與沸石共同作用的結(jié)果。

四、結(jié)論

(1)添加粉煤灰、低鈣石與沸石微細(xì)集料復(fù)合三摻配制的混凝土，可在粉煤灰的作用的基礎(chǔ)上，增加低鈣石與沸石的活性作用，減少漿體中ca(OH)2含量，增加C—S—H和C—Al—H凝膠，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，從而使混凝土的強(qiáng)度有明顯的提高。

(2)采用粉煤灰、低鈣石與沸石微細(xì)集料復(fù)合三摻配制高性能混凝土，由于粉煤灰、低鈣石與沸石微細(xì)集料具有共同作用的綜合效應(yīng)，因而改善了混凝土的力學(xué)性能與施工性能，為高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用提供了一個(gè)新的途徑。