调粒水泥在商品混凝土中的应用研究

2018-08-03刘辉王松亮

商品混凝土 2018年7期

刘辉，王松亮

（1. 响水中联水泥有限公司，江苏盐城 224600；2. 徐州中联混凝土有限公司，江苏徐州 221100）

0 前言

随着建设行业的发展，现代化建设工程对混凝土性能的要求日益提高，而对混凝土性能要求的提升，需要原材料的质量相应做出调整。水泥作为混凝土的主要胶凝材料，直接影响了混凝土的各种性能。

通过将水泥组成的粒度分布进行调整，获得颗粒分布合理、性能良好的调粒水泥，可以改善浆体状态，提高混凝土性能[1]。本文通过将水泥熟料与粉煤灰、矿渣、钢渣等辅助性胶凝材料经分别粉磨后以不同比例混合，配制出性能优异的调粒水泥，提升混凝土的各项性能。

1 原材料

（1）水泥：采用中联 P·O42.5 水泥，比表面积375m2/kg，28d 抗压强度 55.8MPa。

（2）熟料：中联水泥熟料； 28d 抗压强度62.5MPa。

（3）粉煤灰：国华发电厂统灰。

（4）钢渣：马钢转炉钢渣，碱度 3.2。

（5）石膏：江苏邳州产二水石膏，SO3含量44.18%。

（6）矿渣：徐钢集团水淬粒化高炉矿渣。

（7）天然河砂：Ⅱ区中砂，细度模数 2.7，含泥量1.5%。

（8）碎石：公称粒径 5～31.5mm 碎石，含泥量0.5%。

（9）水：市政自来水。

（10）减水剂：江苏苏博特 PCA-1 高性能聚羧酸减水剂，减水率 19.0%。

2 试验方法

将水泥熟料、矿渣、粉煤灰与钢渣分别粉磨，各物料粉磨后比表面积见表 1。调整水泥入磨物料的混合比例配制成调粒水泥，各组分混合比例如表 2 所示。按照GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性》与 GB/T 17671—2009《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》检测水泥性能。

表 1 水泥与粉磨后各物料比表面积 m2/kg

表 2 调粒水泥中各组分混合比例 %

以强度等级 C30 的混凝土配合比为试验用配合比，具体配合比如表 3。混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能检测分别按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的相关规定执行。

表 3 试验用 C 30 配合比 kg/m3

3 试验结果及分析

3.1 水泥性能检测结果

选择中联 P·O42.5 水泥作为对比样品（对比样品编号 C0），分别检测对比样品与试验样品的性能，检测结果如表 4 所示。

从表 4 可知，与对比样品相比，改变入磨物料掺量后，试验样品的标准稠度需水量比有所下降，其他性能与对比样品基本持平；3 个试验样品相比，随着钢渣粉掺量的提高，水泥强度略有提高。这是由于通常使用的水泥颗粒分布不够合理，粗颗粒与细颗粒较理想级配都偏少，颗粒间的空隙率较高，新拌水泥胶砂除满足和易性要求外，还需要一部分水来填充水泥颗粒间的空隙，造成水泥需水量较大，影响水泥强度[2-3]；试验样品的各物料经粉磨后配制成的水泥颗粒分布合理，空隙率小，需水量低，故能在降低水泥熟料用量的同时保证水泥强度。

表 4 水泥性能检测结果

3.2 混凝土工作性能及力学性能检测结果

分别以对比水泥和试验水泥作为胶凝材料配制混凝土，检测混凝土的工作性能和力学性能，检测结果如表5 所示。

表 5 混凝土工作性能及力学性能检测结果

试验结果表明：在保持水灰比相同情况下，混凝土力学性能变化不大；试验水泥作为胶凝材料配制的混凝土工作性能明显得到改善。试验水泥颗粒分布更合理，空隙率较小，需水量较对比水泥更少；当混凝土拌合水用量相同时，混凝土拌合物浆体所需的填充水减少，剩余更多的水量能明显影响混凝土拌合物的流动性[1]。

3.3 混凝土耐久性能检测结果

分别检测各样品配制混凝土的收缩率、电通量及早期开裂情况，对比混凝土耐久性能的变化，试验结果如表 6 所示。

从表 6 可以看出，与传统 P·O42.5 水泥相比，水泥中粉煤灰及钢渣粉掺量增加后，混凝土的裂纹条数和开裂面积都有一定程度的降低，电通量有所下降，抗氯离子渗透能力提高，收缩性能有小幅度改善，其中掺加钢渣粉的效果更好。调粒水泥相比普通水泥，颗粒分布更合理，空隙率更小，混凝土拌合水用量相同的情况下，混凝土拌合物中填充水减少，游离水增加，抵抗早期开裂的能力随之增加；使用调粒水泥的混凝土初始孔隙率低，混凝土在水化过程中体积收缩受到一定限制，同时混凝土内孔径分布合理，氯离子在混凝土内部的迁移能力受到影响，使混凝土电通量有所下降[1,4]。