石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能的影响_李猛.pdf

2023年第1期0引言快硬硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强、低碱、高抗渗性、高抗冻性、耐腐蚀性、高抗硫铝酸盐侵蚀性等特点在各种特殊工程（如港口码头、特大桥、水利工程、寒冷地区、抢修路面等）中得到广泛应用1-3，特别是在冬季施工、港口码头、修补工程等特殊工程，更发挥了硫铝酸盐水泥优良的性能特点4-5。随着天然河砂的不断开采，天然河砂资源日益匮乏的情况下，机制砂混凝土已经逐渐推广使用6-7。机制砂是指经除土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径小于 4.75mm的岩石、矿山尾矿或者工业废渣颗粒；但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂；其颗粒尖锐粗糙且带有棱角，同时含有或多或少的石粉，这是机制砂与天然河砂最明显的区别所在8-12。针对机制砂制备硫铝酸盐水泥基高性能混凝土，笔者就石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性和抗渗性能影响进行研究。1试验材料与试验仪器、试验设计方案1.1试验材料快硬硫铝酸盐水泥简称R.SAC，42.5水泥，比表面积 386 m2/kg，烧失量 1.8%，初凝 28 min，终凝550min；粉煤灰：F类二级灰，细度20.4%，烧失量2.7%，需水量比104%；砂 1：天然河砂，颗粒级配良好，细度模数为2.58，含泥量 1.2%，泥块含量 0.3%；砂 2：水洗机制砂，细度模数为3.06，石粉量1.6%，亚甲蓝值0.50，压碎值8.2%；石粉：25%，来自山东建筑科学研究院有限公司；缓凝剂：硼砂，纯度不低于98%；水：为引用自来水。其快硬硫铝酸盐水泥和粉煤灰的化学成分见表1；其天然河砂和机制砂的性能指标见表2。1.2试验仪器S-60型强制式混凝土搅拌机、T-2型混凝土振动台、WY-32型万能试验压力机、KD-3型全自动混凝土抗冻仪、KS-02型全自动混凝土抗渗仪，抗渗试中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）01-87-03【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.01.029石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能的影响李 猛1，孙志磊2（1.山东华森济美建材有限公司，山东 济南 250000；2.山东华森凤山建材有限公司，山东 济南 250000）摘 要：在天然砂资源有限和环保大环境下，机制砂高性能混凝土已经普遍应用。笔者就机制砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能影响进行研究，主要研究不同石粉含量对硫铝酸盐水泥基混凝土耐久性能（抗冻性和抗渗性等性能）的影响。研究表明：随着机制砂中石粉含量的增加，其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性能逐渐增强，且掺量越高增强越明显；其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能逐渐提高，且掺量越高提高越明显。关键词：机制砂；硫铝酸盐水泥基高性能混凝土；抗冻性；抗渗性Effect of stone powder content on durability of aluminum sulfate cementitious high-performance concreteLi Meng1,Sun Zhilei2(1.Shandong Huasen Jimei Building Materials Co.,Ltd.,Shandong,Jinan 250000，China)Abstract:With the limited resources of natural sand and environmental protection environment,mechanical sand high-performanceconcrete has been widely used.The author studied the effect of stone powder content in mechanical sand on the durability of aluminatecementitious high-performance concrete,mainly studying the effect of different stone powder content on the durability of aluminate cementitious concrete(frost resistance and impermeability).The results show that with the increase of stone powder content in mechanicalsand,the frost resistance of aluminum sulfate cementitious high-performance concrete is gradually enhanced,and the higher the dosage,the more obvious the reinforcement;The impermeability of aluminum sulfate cementitious high-performance concrete graduallyimproves,and the higher the dosage,the more obvious it is.Key words:mechanism sand;aluminum sulfate cementitious high-performance concrete;freeze resistance;impermeability混凝土工程李 猛，等：石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能的影响-872023年第1期模、抗冻试模，等等。1.3试验设计方案本文主要研究了机制砂中石粉含量对快硬性硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性和抗渗性能的影响。设计混凝土标号为C30，其高性能混凝土配合比见表3。2试验结果与分析2.1机制砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性的影响通过调整外加剂（聚羧酸高性能减水剂）的掺量，使各组高性能混凝土初始坍落度都控制在220240 mm范围内，并适当调整外加剂中引气剂或消泡剂用量，使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土含气量控制在2.0%3.0%之间，其试验结果见表4。从表4中可知：针对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性而言，当机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土坍落度控制在220240 mm范围内，含气量控制在2.0%3.0%范围时，随着机制砂中石粉掺量的增大，其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻融循环次数逐渐增多，且石粉掺量越高其抗冻融循环次数增加越多，即石粉掺量越大其抗冻融循环次数越大，抗冻性能越强，比如石粉掺量为0%的（#2试样）100次就被冻坏，而石粉掺量为20%的（#4试样）抗冻融循环次数可达175次。从表4中还可以看出：随着冻融循环次数的增加，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的相对动弹性模量逐渐减小；而其质量损失变化不大。另外，机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗冻循环次数都高于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土（#1试样）的抗冻循环次数，即机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗冻性能优于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性能。2.2机制砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能的影响机制砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能影响见表5和图1所示。抗渗试验：是标准养护至28d时，试样在1.0MPa水压下24h的渗水高度。名称水泥粉煤灰w(CaO)43.704.15w(SiO2)14.5450.23w(Fe2O3)2.486.04w(Al203)27.2930.11w(SO3)9.311.21w(K2O)1.73w(Na2O)0.34w(MgO)2.201.78w(P2O3)烧失量0.142.54表1快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰的化学成分%表2天然河砂和机制砂的技术指标颗粒级配方筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.15筛底累计筛余/%河砂01234497687100机制砂01844678493100级配区1区100355653585719580100902区100250501070419270100903区1001502504016855510090项目松散密度紧密密度表观密度细度模数亚甲蓝试验石粉含量含泥量泥块含量吸水率坚固性单位kg/m3kg/m3kg/m3%实测值河砂1 4301 6502 5802.581.20.30.74.21 5501 8302 6603.060.501.600.17.6机制砂编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#水泥/kg274274274274274274274274274粉煤灰/kg919191919191919191河砂/kg801机制砂/kg801785761737713689665641石粉掺量/%025811141720石/kg102010201020102010201020102010201020水/kg164164164164164164164164164水灰比0.450.450.450.450.450.450.450.450.45砂率0.440.440.440.440.440.440.440.440.44减水剂/%2.52.52.62.72.72.82.93.13.3缓凝剂/%0.750.750.750.750.750.750.750.750.75表3C30硫铝酸盐水泥基高性能混凝土配合比混凝土工程李 猛，等：石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能的影响-882023年第1期河砂石粉掺量/%025811141720渗水高度/mm200406080100120140图1石粉含量对高性能混凝土抗渗性能影响的试验结果从表5和图1中可以看出：针对高性能混凝土抗渗性而言，当机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土坍落度控制在 220240 mm 范围，含气量控制在2.0%3.0%范围时，随着机制砂中石粉含量的不断增加，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的渗水高度逐渐下降，石粉掺量越高渗水高度下降越明显；与天然河砂高性能混凝土（#1试样）对比，当石粉含量低于14%，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的渗水高度高于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的渗水高度，当石粉含量大于等于14%，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的渗水高度低于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的渗水高度，即当机制砂中石粉含量高于14%时，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗渗性能优于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗渗性能。这是因为：随着机制砂中石粉含量的不断增加，其硬化结构中的大孔（尤其是有害孔）较少，小孔（尤其是凝胶孔和毛细孔）变多，硬化浆体结构更加密实。所以，机制砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能影响较大。3结论（1）随着机制砂中石粉掺量的逐渐增加，其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗冻性能逐渐提高，且石粉掺量越高其抗冻性能提高越明显。（2）随着机制砂中石粉掺量的逐渐增加，其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性逐渐提高；当石粉掺量低于14%时，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能较天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能差；当石粉掺量高于14%时，其机制砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能优于天然河砂硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能。参考文献1 张仁磊.混凝土抗渗性能现场检测技术研究D.河南工业序号1#2#3#4#5#6#7#8#9#石粉掺量河砂02%5%8%11%14%17%20%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%相对动弹性模量/%质量损失/%25次95.9-0.296.3+0.297.4+0.298.6-0.499.2-0.399.5-0.399.4-0.399.4-0.399.2-0.350次