不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究.pdf

第 卷 第 期 重庆科技学院学报(自然科学版)年 月不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究邸云菲 董贵兵(滁州学院 土木与建筑工程学院 安徽 滁州)收稿日期:基金项目:国家级大学生创新创业训练项目“值对机制砂砂浆早期性能影响”()安徽省高等学校自然科学基金一般项目“石灰石粉作用下大掺量粉煤灰混凝土氯离子渗透性能研究”()作者简介:邸云菲()女硕士讲师研究方向为水泥基材料早期性能摘要:石粉可作为新型矿物掺合料用于水泥基材料中此研究对含石粉机制砂砂浆的早期力学性能、凝结时间及水化性能进行了分析 实验结果表明机制砂砂浆中化学结合水及()含量均随着石粉体积掺量的增大而减少 随着石灰岩石粉体积掺量的增大机制砂砂浆的凝结时间不断减少随着花岗岩石粉体积掺量的增大机制砂砂浆的凝结时间不断增加 石粉的掺入使机制砂砂浆的早期抗压、抗折强度降低当石灰岩石粉体积掺量达到 时机制砂砂浆的力学性能下降明显当花岗岩石粉体积掺量超过 时机制砂砂浆抗压强度下降明显抗折强度变化不大关键词:机制砂 砂浆 石粉 力学性能 凝结时间 水化性能中图分类号:文献标识码:文章编号:()前 言机制砂在生产过程中会产生大量石粉石粉堆积不仅污染环境而且会造成资源浪费 已有研究将石粉作为新型矿物掺合料用于水泥基材料 机制砂石粉岩性矿物种类多、所含杂质复杂将其掺入水泥基材料后对水泥基性能的影响差异较大因此机制砂石粉在水泥基材料中的应用仍然较少 石粉大体可分为钙质石粉、硅质石粉两大类:钙质石粉以石灰岩石粉为代表硅质石粉以花岗岩石粉为代表 杨俊发现花岗岩石粉对混凝土性能的不利影响大于石灰岩石粉 孙茹茹等人发现水泥胶砂的抗压强度和抗折强度随石粉体积掺量的增大而减小 黄晓燕将花岗岩石粉应用于高强混凝土中在标准养护条件下混凝土的抗压强度随石粉体积掺量的增大而逐渐减小 由于花岗岩石粉矿物组成差异大内掺花岗岩石粉对水泥基材料性能的影响仍存在不同结论 本次研究以石灰岩和花岗岩石粉为辅助胶凝材料分析了不同石粉、不同掺量对水泥基材料性能的影响为机制砂石粉在水泥基材料中的应用提供了参考 实验材料与方法.实验材料水泥为江南小野田有限公司生产的.普通硅酸盐水泥其比表面积为 机制砂为自购的花岗岩、石灰岩机制砂花岗岩机制砂的主要成分为 和 石灰岩机制砂的主要成分为均为粗砂 石粉由机制砂经球磨机研磨 后得到石灰岩、花岗岩石粉的比表面积分别为、实验材料的化学成分如表 所示根据水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法()制备实验所需试样 首先将原材料放入砂浆搅拌机搅拌 然后加水慢搅 停滞 后再快搅 直至原材料混合均匀 实验水胶比为.胶砂比为 机制砂砂浆原材料用量如表 所示邸云菲等:不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究表 实验材料化学成分(质量分数)原材料水泥.石灰岩.花岗岩.表 机制砂砂浆原材料用量实验编号质量水泥石灰岩石粉花岗岩石粉水石灰岩机制砂花岗岩机制砂 .实验方法取机制砂砂浆内核用无水乙醇终止其水化将研磨后的机制砂过.方孔筛在 下干燥后采用 差示扫描量热仪对其进行分析 扫 描 温 度 为 升 温 速 度 为 保护 按照建筑砂浆基本性能试验方法标准()对机制砂砂浆的初凝与终凝时间进行测定 按照水泥胶砂强度检验方法()对机制砂砂浆的抗压、抗折强度进行测定 实验结果分析.水化特性含石粉机制砂砂浆水化 的 曲线如图 所示 含花岗岩石粉机制砂砂浆的 曲线主要有 个阶段的明显吸热失重:第 个阶段为 此阶段的吸热失重主要是由水泥石中的水化硅酸钙凝胶及硫铝酸盐等水化产物吸热脱水而导致第 阶段为 此阶段的吸热失重主要是由水泥石中()吸热脱水而导致 含石灰岩石粉机制砂砂浆的 曲线有 个阶段的明显吸热失重:第 个阶段为 此阶段的吸热失重主要是由水泥石中水化硅酸钙凝胶、硫铝酸盐及碳铝酸钙等水化产物的吸热脱水而导致第 阶段为 此阶段的吸热失重主要是由水泥石中()吸热脱水而导致第 个阶段为 此阶段的吸热失重主要是由石灰岩石粉中含有的吸热分解而导致图 含石粉机制砂砂浆水化 的 曲线根据相关计算公式得到不同机制砂砂浆中化学结合水和()的含量(见图)对于内掺石粉的机制砂砂浆其化学结合水及()的含量均随着石粉体积掺量的增加而减小 在相同体积掺量下含石灰岩石粉机制砂砂浆中化学结合水及()的含量稍大于含花岗岩石粉的机制砂砂浆当花岗岩石粉体积掺量由 增大至 时机制砂砂浆中化学结合水的体积分数由.下降至()的体积分数由.下降至.当石灰岩石粉体积掺量由 增大至 时机制砂砂浆中化学结合水的体积分数由.下降至 ()的体积分数由.下降至.实验结果表明含石粉机制砂砂浆中化学结合水含量下降不明显()邸云菲等:不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究的体积分数下降幅度较大 这是因为()主要由水泥水化产生当石粉体积掺量增大时水泥水化生成的水化硅酸钙、()等产物减少 石灰岩石粉能够促进水泥早期水化并与 反应生成碳铝酸钙所以当石灰岩石粉体积掺量增大时机制砂砂浆中化学结合水含量下降不明显 花岗岩石粉可与水泥水化产物()发生二次反应生成无定形 消耗了()从而导致()含量下降明显 由于生成了更多无定形 因此机制砂砂浆中化学结合水含量下降幅度不大图 不同机制砂砂浆中化学结合水和()的含量.凝结时间机制砂砂浆初凝与终凝时间如表 所示 机制砂砂浆初凝时间为 终凝时间为 机制砂砂浆初凝与终凝时间随着石灰岩石粉体积掺量的增大而减少随着花岗岩石粉体积掺量的增大而增加 相同体积掺量下含石灰岩石粉机制砂砂浆的初凝与终凝时间始终小于含花岗岩石粉的机制砂砂浆 这是因为石灰岩石粉的主要成分 可以为水泥水化产物提供成核点从而加速早期水化产物的结晶、析出提高水泥早期水化速率缩短砂浆初凝与终凝时间 花岗岩石粉由于自身的惰性基本不参与胶凝材料的前期水化过程花岗岩石粉体积掺量及砂浆实际水灰比越大则机制砂砂浆的初凝与终凝时间越长表 机制砂砂浆初凝与终凝时间实验编号初凝时间终凝时间.力学性能石灰岩石粉、花岗岩石粉对机制砂砂浆力学性能的影响如图、图 所示 内掺石粉后机制砂砂浆的 抗压、抗折强度均有所降低 石灰岩石粉的掺入虽然加速了水泥早期水化、缩短了机制砂砂浆的凝结时间但石粉取代水泥后使水化产物减少从而导致机制砂砂浆的抗压、抗折强度均下降 尤其是当石灰岩石粉体积掺量达到时水泥水化产物明显减少机制砂砂浆的抗压及抗折强度下降明显当花岗岩石粉体积掺量超过时机制砂砂浆的抗压强度有较大幅度的下降但其抗折强度变化不大图 石灰岩石粉对机制砂砂浆力学性能的影响邸云菲等:不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究图 花岗岩石粉对机制砂砂浆力学性能的影响在相同体积掺量下含石灰岩石粉机制砂砂浆的力学强度始终大于含花岗岩石粉的机制砂砂浆这主要是由于石灰岩石粉可以促进水泥早期水化提高水泥的水化程度且石灰岩石粉中的 可与水泥中的 反应生成力学强度较高的碳铝酸钙 相较于花岗岩石粉含石灰岩石粉机制砂砂浆中的固相体积更大、抗折及抗压强度更大 结 语机制砂砂浆中化学结合水及()含量均随着石粉体积掺量的增大而减小且内掺石粉对机制砂砂浆中化学结合水含量影响较小对()含量的影响较大 石灰岩石粉主要在水泥水化前期发挥作用参与水泥水化并生成碳铝酸盐 花岗岩石粉主要是在水泥水化后期发挥作用与水化产物()继续发生二次反应石灰岩石粉与花岗岩石粉对机制砂砂浆凝结时间起到不同作用 机制砂砂浆凝结时间随石灰岩石粉体积掺量的增大而减少随花岗岩石粉体积掺量的增大而增加 当石粉体积掺量为 时对机制砂砂浆凝结时间的影响不大可以满足实际工程需要机制砂砂浆的 抗压、抗折强度随石粉体积掺量的增大而降低 当石灰岩石粉体积掺量达到时机制砂砂浆的抗压及抗折强度下降明显当花岗岩石粉体积掺量超过 时机制砂砂浆抗压强度显著下降抗折强度变化不大 石粉能够作为新型矿物掺合料替代水泥但应保证其掺量在适当的范围参考文献 .:.:.谢开仲刘振威朱茂金等.不同石粉含量的机制砂混凝土高温后力学性能.建筑科学与工程学报():.王晓海詹奇淇陈慧等.石粉掺量对机制砂混凝土强度和抗冻性能的影响.合肥工业大学学报(自然科学版)():.杨俊.硅质机制砂石粉在预拌砂浆中的应用研究.北京:北京建筑大学:.孙茹茹王振黄法礼等.不同岩性石粉 水泥复合胶凝材料性能研究.材料导报():.黄晓燕.掺花岗岩石粉的管桩高强混凝土微结构和力学性能研究.硅酸盐通报():.林基泳蒋勇吴兴颜等.石粉对混凝土性能影响的研究现状.硅酸盐通报():.蒋林华张炎李辰治等.石灰石粉水泥基材料的研究与应用进展.河海大学学报(自然科学版)():.():.邸云菲等:不同类石粉对机制砂砂浆早期性能的影响研究 ():.().:(编辑:张 兰)(上接第 页)():.:(编辑:张 兰)