礦物摻合料對輕質(zhì)高強混凝土強度的影響

1、礦物摻合料對輕質(zhì)高強混凝土強度的影響摘要：通過改變礦渣和硅灰的摻量，制備4個系列、10組不同配合比。進行抗壓強度實驗，得到同不配合比的混凝土強度值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：單摻礦渣或單摻硅灰時，混凝土的強度值隨著摻量的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢；相同摻量時，單摻硅灰對混凝土的強度提高效果好于單摻礦渣；復摻兩種礦物摻合料，不能提高混凝土的強度。若需要通過摻入礦物摻合料提高混凝土強度，建議摻加摻量為10%的硅灰。關(guān)鍵詞：硅灰；礦渣；復合摻合料；強度；在現(xiàn)代社會中，輕質(zhì)高強混凝土儼然已成為許多大型工程的必備材料1。相輕質(zhì)高強混凝土具有強度高、自重小、 高耐火性、 低干縮性、高耐久性、高抗震性、高穩(wěn)定性和造價低等特

2、性2。輕質(zhì)高強混凝土是通過添加陶砂或者陶粒，干密度小于1950kg/m3，28d 的抗壓強度大于 40MPa的混凝土3。為提高輕質(zhì)高強混凝土的耐久性，也會加入硅灰、粉煤灰和礦渣等礦物摻合料。本文主要研究加入礦物摻合料后對輕質(zhì)高強混凝土強度的影響，此研究可為輕質(zhì)高強混凝土的強度和耐久性設(shè)計提供理論支持。1原材料、配合比與試驗方法1. 1 原材料實驗選用的水泥為中國水泥廠有限公司生產(chǎn)的P42.5 硅酸鹽水泥、二區(qū)中砂、陶粒、硅粉(silicafume,SF)、S75 級礦渣粉（Slag, SG）、聚羧酸減水劑，減水率為25%和水。1. 2 配合比與試件制作按照輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程 JGJ-51-2

3、002，礦物摻合料采用單摻和雙摻2種實驗方法。單摻時SF和MP取代水泥量為 5%、10%和20%，雙摻時兩種摻合料均以 10%、20%和30%取代水泥，具體配合比見表1。凝土試件采用機械攪拌、振動成型，試件規(guī)格為100mm100mm400mm，養(yǎng)護28d后測其抗壓強度。圖1為制作的陶粒混凝土試塊。表1混凝土配合比編號單位立方米各混合料的質(zhì)量 /kgm-3減水劑（%）水膠比水泥 陶粒 砂 水SFMP 不摻SFS05003602401650010.33單摻SFSF5475 360 240 16525010.33SF10450 360 240 16550 010.33SF20400 360 240

4、165 100010.33單摻MPFS5475 360 240 16502510.33FS10450 360 240 16505010.33FS20400 360240165010010.33復摻SF+SGSFS10400 360240165505010.33SFS2030036024016510010010.33SFS3020036024016515015010.331. 3 實驗方法強度試驗使用萬能壓力試驗機對混凝土試塊進行3d、14d和28d的立方體抗壓強度試驗，對比礦物摻合料種類以及摻量對輕質(zhì)高強混凝土強度的影響。圖1混凝土試件破壞現(xiàn)象3試驗結(jié)果與分析3.1單摻硅灰的混凝土強度本文通過

5、大量實驗得到單摻SF時混凝土的抗壓強度試驗結(jié)果，見圖2。從圖中明顯可以看出：混凝土的強度隨著硅灰摻量的增加而增加，不加入硅灰時，28d的強度是43.7MPa，硅灰摻量為10%時，28d的強度達到53.2MPa，比不加硅灰提高了9.5%。但是當硅灰摻量超過10%以后，混凝土試塊強度開始明顯下降，當SF摻量達到20%時，28d的強度降至37.7MPa，比不加硅灰降低了13.7%。此現(xiàn)象與王洪等4得到的實驗結(jié)果相似。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與硅粉的特性有關(guān)系。硅灰具有很高的活性5，摻入硅灰后凝土周圍形成較多的 C-S-H 凝膠，從而使粗料與水泥石之間的界面過渡區(qū)得到明顯改善6，C-S-H 凝膠填充在混凝土

6、空隙中，降低了孔隙率，使混凝土更加致密。摻量增加時，由于硅灰的比表面積較大，相同流動性下，混凝土的需水量會增加。摻入過多硅灰，使得混凝土坍落度大幅度損失，混凝土流動性較差，內(nèi)部孔隙率會增加，試塊抗壓強將會降低。3.2單摻礦渣的混凝土強度單摻礦渣強度測試結(jié)果如圖3所示。分析圖中數(shù)據(jù)可以的得出，礦渣的摻入對混凝土強度的影響規(guī)律與插入硅粉類似?；炷恋膹姸入S著FS的摻量現(xiàn)增加后降低。當不摻礦渣時，混凝土試塊強度值為43.7MPa；當?shù)V渣摻入達到10%時，混凝土試塊強度值最高，為50.7MPa，比不加礦渣提高16.0%。但是當?shù)V渣摻入過量時，混凝土強度會降低，摻量為20%時，混凝土的強度降低至36.8

7、MPa，比不加礦渣時的強度低了15.8%。這種現(xiàn)象是因為當?shù)V粉摻量較多時，水泥摻量相比會減少，水泥水化生產(chǎn)的氫氧化鈣較少，礦粉不能充分的進行二次水化反應，導致混凝土的C-S-H凝膠量降低，進而混凝土強度會降低。礦粉的摻量繼續(xù)增加，強度會更進一步的降低。圖2 單摻硅灰時混凝土7d、14d和28d強度 圖3單摻礦渣時混凝土7d、14d和28d強度對比單摻礦渣和單摻硅灰28d的混凝土強度，見圖4。發(fā)現(xiàn)：硅灰對混凝土28d的強度貢獻更大。礦渣和硅灰摻量為5%時，28d時摻入硅灰的混凝土強度比摻入礦渣的混凝土強度增加6%；摻量為10%時，28d時強度增加2.5%；摻量為20%時，28d強度增加0.9%。

8、二者的強度差距隨著摻量的增加而減小。 3.3復摻礦渣和硅灰混凝土的強度 圖4是單摻和復摻硅灰、礦渣混凝土的強度對比圖。很直觀的發(fā)現(xiàn)，復摻二種礦物摻合料混凝土的強度比單摻時略微增加，反而當摻量大于5%時，復摻兩種礦物摻合料明顯低于單摻時的強度，當摻量大于20%時，復摻時的強度不僅低于單摻的強度，甚至比不摻任何材料的SFS0強度還低。充分說明，復合礦物摻合料沒有起到互補的“疊加效應”，反而對強度的增加起反作用。圖4礦渣和硅灰單摻以及復摻時混凝土28d強度對比4結(jié)論硅灰和礦渣具有良好的活性和二次水化效應，在一定摻量范圍內(nèi)，單摻硅灰和礦渣會提高混凝土的增加，硅灰對混凝土強度的提高效果更好。當單摻的量達

9、到一定值后，混凝土的強度會降低。復摻礦渣和硅灰對混凝土的強度提高沒有效果。若需要通過摻入礦物摻合料提高混凝土的強度，建議摻入硅灰，且摻量控制在10%左右。參考文獻1李崇智, 馮乃謙, 李永德. 現(xiàn)代高性能混凝土的研究與發(fā)展J. 建筑技術(shù), 2003, 34(1): 23-25.2付亞偉，王碩太，崔云長 硅灰對自密實混凝土性能的影響J 四川建筑學院研究，2009，35( 1) : 191-1933李保亮, 周展， 黃國君， 等.CL50高強度輕集料混凝土的配置J. 粉煤灰, 2015,27(1):8-11.4王 洪，陳偉天，陳昌禮 硅灰對高強混凝土強度影響的試驗研究J混凝土，2011( 7) : 74-765Duval R，Kadri E H. Influence of silica fume on the workability and the compressive strength of high-performance concrete