超细掺合料CaCO3对大流动性混凝土力学性能的影响研究

贾洛

摘 要

本文对掺有超细掺合料CaCO3的大流动性混凝土分别从工作性能、力学性能等进行试验研究。超细掺合料CaCO3掺量在0～5%时，大流动性混凝土的抗压强度和抗折强度均随着超细掺合料CaCO3掺量的适当增加而增大，当超细掺合料CaCO3掺量超过5%时，强度随着掺量增加开始降低但还是高于基准配合比混凝土的强度。掺量为5%时，14d、28d的抗压强度较基准配合比分别提高了25.85%和21.91%，28d抗折强度较基准配合比提高了22.75% ，因此本实验的最佳掺量为5%。

关键词

大流动性混凝土;超细掺合料CaCO3;抗压强度;抗折强度

中图分类号： TU528                       文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.002

0 引言

由于混凝土具有取材方便、浇注成型简单、抗水性好、耐高温性能好、经济实惠、维护成本低等突出优点，使其成为当今社会用途最广泛的建筑材料之一。大流动性混凝土代表自密实混凝土[1]（Self Compacting Concrete，简称SCC）由于高流动性、高抗离析性、高填充性、良好的匀质性等特点为国内外大量兴起的新型混凝土。将超细掺合料CaCO3掺加入混凝土中，会影响混凝土的性能。黄征宇等[2]对在超高性混凝土中掺入纳米CaCO3后，使超高性混凝土浆体流动性减小，各龄期力学性能增强。魏荟荟[3]研究了纳米CaCO3对新拌水泥基材的性能影响，明显提高水泥基材强度。钱匡亮等[4]研究了纳米CaCO3中间体对水泥基材料的影响，明显提高砂浆的抗压强度。Kawashima等[5]研究了纳米颗粒对水泥基材料的改性。研究表明，纳米CaCO3的掺入能提高水化速率，并且其分散方式对水化放热峰的出现与峰值大小有影响，同时对各个龄期相应的抗压强度都有所提高。J.Camiletti 等[6]研究纳米CaCO3对超高性能混凝土早期性能的影响，研究结果表明，超高性能混凝土（UHPC）的干缩值会随着纳米CaCO3掺量的增加而降低。大量研究主要集中在纳米级CaCO3对普通混凝土性能影响，本文探究超细掺合料CaCO3对大流动性混凝土力学性能的影响变化规律，寻求大流动性混凝土性能最佳时的掺量。

1 原材料

1）本实验采用P.O.42.5祁连山牌普通硅酸盐水泥。水泥的主要性能指标符合规范要求;

2）细骨料采用实验采用天然河砂。Ⅱ区中砂，细度模数为3.04，表观密度2640kg/m3，粗骨料采用公称粒级5～20mm连续级配卵石，表观密度2710kg/m3;

3）粉煤灰，采用河南某公司生产的二级粉煤灰，SiO2占56.74%，Al2O3占24.58%，其他18.68%;

4）超细掺合料CaCO3，上海某公司的白色粉末状产品，碳酸钙含量（%）≥98.5，盐酸不溶物（%）≤0.05，烧失量（%）43.4;

5）减水剂为某化工厂生产的聚羧酸高效减水剂，含固量25.8%，减水率28%;拌合用水采用可供人类使用的自来水。

2 配合比及实验方案

1）超细掺合料CaCO3等量取代水泥，掺量分别为胶凝材料总量的1%、3%、5%、7%、9%，进行大流动性混凝土配合比设计，各种材料用量见表1。

2）将以上配合比的各种材料进行拌和，首先测试坍落扩展度，然后分别成型100mm×100mm×100mm的立方体试块和150mm×150mm×300mm的棱柱体试块，进行标准养护28d，进行测定极限强度试验。

3 结果分析

不同超细掺合料CaCO3掺量的抗压强度和抗折强度结果见图1和图2。

由图1和图2知，当CaCO3掺量不超过5%时，随着超细掺合料CaCO3掺量增加，14d、28d的抗压强度较基准配合比分别提高了25.85%和21.91%，28d抗折强度较基准配合比提高了22.75%，龄期14d和28d的强度都提高了;当CaCO3掺量超过5%，龄期14d、28d的抗压强度和抗折强度呈下降趋势，但仍然高于基准配合比混凝土的强度。这主要是因为所使用的超细CaCO3粒径小，活性高，比表面积大使混凝土内部结构更加致密;CaCO3能起到微集料作用，填充在水泥与粉煤灰之间所产生的间隙中，对胶凝材料体系的密实度有所提高，从而提高了混凝土強度;但是当CaCO3掺量过多时，容易发生团聚现象，依附在水泥颗粒表面阻碍水泥发生水化反应。

4 结论

通过探究超细掺合料CaCO3对大流动性混凝土力学性能得出：当CaCO3不超过5%时，龄期14d和28的抗压强度都提高，超过5%以后，14d的抗压强度、28d的抗压强度和抗折强度都有所降低。这主要是因为超细CaCO3粒径小，活性高，比表面积大，水化形成的C-H-S凝胶以其为晶核，形成网状结构，使混凝土内部结构更加致密，加之微集料作用，填充在水泥与粉煤灰之间所产生的间隙中，对胶凝材料体系的密实度有所提高;但是当CaCO3掺量过多时，容易发生团聚现象，依附在水泥颗粒表面阻碍水泥发生水化反应。故通过研究，确定超细掺合料CaCO3的最佳掺量为5%。

参考文献

[1]侯景鹏.张璐.自密实自密实混凝土配合比设计及其性能试验研究[J].混凝土，2013（2）.

[2]黄政宇，祖天钰.纳米CaCO3对超高性能混凝土性能影响的研究[J].硅酸盐通报，2013，32（6）：1103-1109.

[3]魏荟荟.纳米CaCO3对水泥基材料的影响及作用机理研究[D].哈尔滨工业大学第56页.

[4]钱匡亮，张津践，钱晓倩，等.纳米CaCO3中间体对水泥基材料性能的影响[J].材料科学与工程学报，2011，29（5）：692-697.

[5]Kawashima Shiho，Hou Pengkun，Corr David J，Shah Surendra P.Modification of cement-based materials with nanoparticles[J].Cement & Concrete Composites，2013（36）：8-15.

[6]J.Camiletti，A.M.Soliman，M.L.Nehdi.Effects of nano-and micro-limestone addition on early-age properties of ultra-high-performance concrete[J].Materials and Stru ctures，2013，（46）：881-898.