石灰石粉對水泥石漿體收縮性能的影響

石灰石粉對水泥石漿體收縮性能的影響

通過生產(chǎn)石材碎石、機(jī)制砂等混凝土材料，產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)品，即石材粉末。由于破碎工藝不同,石灰石粉的粗細(xì)程度、粒型以及顆粒級配差異很大,質(zhì)量不穩(wěn)定,摻入混凝土中,可能致使混凝土單位用水量增大、強(qiáng)度降低、施工性能以及耐久性能變差。因此,GB/T14684-2001建筑用砂明確規(guī)定了機(jī)制砂中石粉含量的最大限值。在此情況下,大量的石灰石粉被廢棄堆放,占用良田,污染環(huán)境,研究如何利用石灰石粉成為當(dāng)務(wù)之急。有文獻(xiàn)表明,在混凝土中摻入一定量的磨細(xì)石灰石粉可以改善混凝土的工作性能、力學(xué)性能以及耐久性能,但不定量、無限制的摻入,必然對其強(qiáng)度、施工性能和耐久性能帶來不良影響。為達(dá)到有效利用石灰石粉的目的,本文重點(diǎn)研究不同細(xì)度石灰石粉作為摻合料對混凝土收縮性能的影響。1材料及摻合物1)水泥。水泥采用重慶拉法基水泥廠生產(chǎn)的52.5R普通硅酸鹽水泥。2)細(xì)集料。細(xì)集料采用岳陽中砂,細(xì)度模數(shù)為2.6。3)粗集料。粗集料采用歌樂山石灰?guī)r碎石,最大粒徑Dmax=20mm,5mm～20mm連續(xù)級配。4)礦物摻合料。礦物摻合物采用石灰石粉,比表面積分別為2000cm2/g,10000cm2/g,20000cm2/g。5)外加劑。外加劑采用WH-2型高效減水劑,重慶健杰科技有限公司生產(chǎn)。2測試方法2.1收縮試驗(yàn)方法收縮試驗(yàn)方法按GBJ82-85普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法進(jìn)行。2.2試驗(yàn)計(jì)劃12用石膏粉外包法石灰石粉外摻時(shí)混凝土配合比見表1。2石膏粉取代了水泥磨細(xì)石灰石粉取代水泥時(shí)混凝土配合比見表2。3試驗(yàn)結(jié)果與討論3.1減少混凝土的收縮從圖1可以看出,摻入石灰石粉的兩組試件(LSW-20組和LSW-50組)的收縮率均比未摻石灰石粉(LS-0組)的要小,故可以認(rèn)為,石灰石粉外摻時(shí),有利于降低混凝土的收縮。石灰石粉降低混凝土收縮率的主要原因是:與水泥顆粒相比,石灰石粉的表面較為光滑,需水量較低,可以使相同水灰比條件下的水泥石漿體中保留相對較多的自由水,從而降低其收縮。另外,石灰石粉顆粒中的CaCO3可以與水泥顆粒中的C3A發(fā)生反應(yīng),生成膨脹性水化產(chǎn)物C3A·CaCO3·11H2O,以補(bǔ)償收縮。石灰石粉的微集料效應(yīng),填充了水泥石內(nèi)部的孔隙,并且改善了孔結(jié)構(gòu),這也有利于改善混凝土的收縮。從圖1中還可以看出,當(dāng)石灰石粉摻量為50%時(shí),混凝土的收縮比摻量為20%的大,原因是:雖然石灰石粉摻量增加了,但由于提高了水膠比,而且粉體材料過多,收縮因而增大。文獻(xiàn)研究表明石灰石粉的摻量對混凝土收縮的影響不同。對于摻加了石灰石粉的試件,其3d的收縮率隨著石灰石粉摻量的增加而降低,7d的收縮率則以10%石灰石粉摻量為界,當(dāng)石灰石粉摻量小于10%時(shí),收縮率將隨其摻量的增加而增加;當(dāng)石灰石粉摻量大于10%時(shí),結(jié)果正好相反。當(dāng)石灰石粉的摻量等于15%時(shí),其3d和7d的自收縮率分別降低了18.11%和28.53%。由此可知,只有當(dāng)石灰石粉摻量超過一定值,才能夠改善混凝土的收縮狀況。這主要是因?yàn)?少量摻加石灰石粉會(huì)加速水泥的早期水化,使水泥石漿體中自由水消耗過快,導(dǎo)致水泥石中自干燥現(xiàn)象加劇,從而增大了混凝土收縮。3.2混凝土的收縮率試驗(yàn)中采用了兩種不同細(xì)度的磨細(xì)石灰石粉,一種比表面積為2000cm2/g,另一種比表面積為20000cm2/g。由于細(xì)度不同,其對混凝土收縮的影響也不同。圖2,圖3分別為這兩種比表面積的石灰石粉取代水泥時(shí)對混凝土收縮的影響曲線。從圖2中可以看出,摻加石灰石粉的混凝土試件,14d前的收縮率明顯小于未摻石灰石粉的LS-0組。但在14d～28d之間,當(dāng)石粉摻量較小(5%)時(shí),混凝土試件的收縮率比未摻石灰石粉的要大,而隨著摻量增大,混凝土收縮率變小,當(dāng)摻量達(dá)到20%時(shí),收縮率小于未摻石灰石粉的混凝土。筆者認(rèn)為,由于石灰石粉促進(jìn)水泥水化,并參與水化反應(yīng)生成鈣礬石,體積膨脹,因而摻加石灰石粉的混凝土試件早期收縮小。14d后,鈣礬石基本已經(jīng)完全生成,對收縮影響不大,收縮量加大。從圖2中還可知,比表面積為2000cm2/g的石灰石粉取代水泥摻入混凝土中,混凝土的收縮率隨摻量增大而減小。由圖3可看出,比表面積為20000cm2/g的石灰石粉取代水泥摻入混凝土中,當(dāng)摻量較小(5%)時(shí),混凝土的收縮率小于未摻石灰石粉的LS-0組;當(dāng)摻量增大為10%,20%時(shí),混凝土的收縮率明顯大于LS-0組。同時(shí)可看出,混凝土的收縮率隨石粉摻量的增加而增大。4水泥縮合反應(yīng)1)石灰石粉(比表面積10000cm2/g)外摻時(shí),混凝土的收縮減小,石灰石顆粒中的CaCO3可以與水泥顆粒中的C3A發(fā)生反應(yīng),生成膨脹性水化產(chǎn)物C3A·CaCO3·11H2O,以補(bǔ)償收縮。2)石灰石粉取代水泥,比表面積較小(2000cm2/g)時(shí),