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超细掺合料CaCO3对大流动性混凝土力学性能的影响研究

2020-08-04贾洛

科技视界 2020年15期
关键词:抗折龄期流动性

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.

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