礦渣摻合料對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土性能的影響

礦渣摻合料對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土性能的影響

0礦渣摻合料對混凝土力學和抗沖強的影響阿利泰硫酸鈉是一種新型水泥，通過將硫酸鈉堿性材料引入傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥原料體系而成。本文就目前常用的礦物摻合料——礦渣,對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土力學、抗?jié)B和抗凍性能的影響進行了較詳細的研究,探討了礦渣摻合料對混凝土性能的影響規(guī)律以及作用機理,并將其與普通硅酸鹽水泥混凝土的性能進行了對比分析,為阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的推廣應用提供理論依據(jù)。1測試1.1水泥熟料的制備水泥:P·O52.5R級水泥(下文簡稱P水泥)產(chǎn)自山東山水集團有限公司;硫鋁酸鋇鈣水泥為試驗室自制,采用山東淄博齊銀特種水泥有限公司生產(chǎn)的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料,摻加5%天然二水石膏,粉磨至200目篩篩余量<6%,制得阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥(下文簡稱L水泥)。礦渣:為濟南鋼鐵集團公司鮑德爐料有限公司產(chǎn)的高爐礦渣微粉,比表面積約為400m砂子:中粗河砂,細度模數(shù)為2.6~2.7,含泥量小于1%,II區(qū)級配,有機物含量合格。石子:碎石,5~25mm連續(xù)級配。拌和及養(yǎng)護用水:普通自來水。兩種水泥和礦渣的物理性能測試結果見表1。1.2聯(lián)合競爭與試驗方法的設計和方法1.2.1《配合比設計》參照JGJ55—2000《普通混凝土配合比設計規(guī)程》進行配合比設計。參照基準配合比,按表2所示各材料用量,分別配制3組普通硅酸鹽水泥混凝土(P系列)和阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土(L系列)試樣。1.2.2試件與測試方法參照DL/T5150—2001《水工混凝土試驗規(guī)程》、GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法》進行?？箟簭姸仍囼炗迷嚰叽鐬?00mm×100mm×100mm;抗?jié)B試驗采用頂面直徑175mm、底面直徑185mm、高150mm的截頭圓錐體試件。試件采用標準養(yǎng)護,抗凍試驗采用快凍法。SEM測試采用日立S-2500掃描電鏡,孔結構分析采用康塔Poremaster-60測孔儀。根據(jù)試拌試驗,確定試驗室的最佳配合比為水泥∶砂∶石子∶水=398∶630∶1223∶199,用水泥質量10%、20%、30%的礦渣進行取代,所得配合比見表3。2結果與討論2.1礦渣混凝土早期強度按表3所列配合比成型8組混凝土試樣,標準養(yǎng)護至規(guī)定齡期,測定其抗壓強度。結果如表3所示。由表3可以看出,對于兩種混凝土,摻加礦渣均降低早期強度(1、3d),而提高28d強度;對于相同配合比,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的抗壓強度均高于普通混凝土同齡期的強度。礦渣早期水化速率較慢,混凝土的早期強度主要取決于水泥,摻加礦渣使水泥的相對含量降低,一次水化產(chǎn)物量較未摻礦渣的混凝土少,早期強度降低;而水化到后期,由于水泥水化產(chǎn)物的激發(fā)作用,礦渣的水化加速,形成了較多的二次水化產(chǎn)物,使后期強度提高。2.2礦渣混凝土對滲透系數(shù)的影響按表3所列配合比成型8組混凝土抗?jié)B試樣,標準養(yǎng)護至28d齡期,每組6個試樣,測其滲水高度,取6個數(shù)據(jù)的平均值,得到的結果見表4。由表4看出,對于兩種混凝土,摻加礦渣后,相對滲透系數(shù)均明顯降低,混凝土的抗?jié)B性得到明顯改善;對于摻加礦渣的試樣,相對滲透系數(shù)隨著礦渣摻量的增加而增大,抗?jié)B性能逐漸降低;相同配合比,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的抗?jié)B性明顯優(yōu)于普通混凝土。礦渣加到混凝土中以后,一方面礦渣顆粒本身填充孔隙,堵塞連通孔通道,提高混凝土的密實性,另一方面,礦渣二次水化產(chǎn)生的C-S-H進一步密實了混凝土結構2.3強度測試按表3所列配合比成型8組100mm×100mm×100mm的混凝土試樣共108塊,水中標準養(yǎng)護至28d,進行凍融試驗,25次為一個循環(huán),每組取3塊進行抗壓強度測試,同組數(shù)值取平均值,得試驗結果見表5。由表5看出:對于兩種混凝土,礦渣的摻入可明顯改善混凝土的抗凍性能;對于摻加礦渣的試樣,隨著礦渣摻量的增加,抗凍性能逐漸增強;凍融循環(huán)次數(shù)相同,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。由于混凝土體系可看作是連續(xù)級配的顆粒堆積體系,粗集料間隙由細集料填充,細集料間隙由水泥顆粒填充,水泥顆粒之間的間隙,則由更細的顆粒來填充。另一方面,眾所周知,水泥石中的凝膠孔孔徑小(1.5nm),冰點極低,因此凝膠孔中的水實際上并不結冰2.4礦渣摻量對混凝土細度的影響為了更進一步研究礦渣的加入對兩種混凝土性能的影響,對摻加礦渣水化28d的混凝土試樣進行SEM和孔結構分析。結果見圖1和圖2。由圖1可見,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的結構較為致密,內部孔的數(shù)量較少。摻入的礦渣可與水泥水化釋放的Ca(OH)由圖2可見,隨礦渣摻量增加,混凝土水化樣的孔結構分布的均勻性得到改善,且孔徑范圍多集中在無害孔區(qū)域(孔徑<50nm);相同礦渣產(chǎn)量,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土中有害孔的數(shù)量明顯少于普通混凝土。礦渣微粉可起到填充水泥顆粒間隙的微集料作用,使混凝土形成細觀層次的自緊密體系,孔徑相對較小,孔徑分布良好,避免形成連通的毛細孔。小直徑孔越多、孔分布越均勻,則混凝土的抗壓強度,耐久性能越好,這與SEM分析結果一致。3礦渣參與混凝土抗壓強度摻加礦渣,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的1、3d強度降低,28d強度提高,對于相同配合比,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的抗壓強度均高于普通混凝土同齡期的強度。礦渣的加入可明顯改善混凝土的抗?jié)B和