石粉對砂漿擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度影響研究

高志樓

【摘 要】本文研究了不同種類石粉（砂板巖石粉、玄武巖石粉、花崗巖石粉、石灰?guī)r石粉）對砂漿擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度影響，分析探討了石粉細(xì)度對砂漿體系擴(kuò)展度和強(qiáng)度影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，原狀石粉對砂漿擴(kuò)展度影響效果依次是石灰?guī)r石粉、砂板巖石粉、花崗巖石粉和玄武巖石粉。不同種類石粉與外加劑之間的適應(yīng)性隨石粉比表面積增大呈現(xiàn)顯著差異，其中花崗巖石粉的對擴(kuò)展度改善性能超過了砂板巖石粉。石粉對水泥強(qiáng)度提高程度大小依次是花崗巖石粉、玄武巖石粉、石灰?guī)r石粉和砂板巖石粉。當(dāng)石粉取代水泥量為25%，石粉細(xì)度的增大可增大水泥砂漿抗壓強(qiáng)度，而石粉取代水泥量增大到55%，砂漿抗壓強(qiáng)度隨石粉細(xì)度增大逐漸呈現(xiàn)劣化趨勢。

【關(guān)鍵詞】石粉；砂漿；擴(kuò)展度；抗壓強(qiáng)度

中圖分類號： TU578.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）26-0060-002

Influence of Stone Powder on Mortar Expansion and Compressive Strength

GAO Zhi-lou

（CCCC First Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300456， China）

【Abstract】In this paper， the effects of different types of stone powder （sand rock powder， basalt rock powder， granite rock powder and limestone powder） on the mortar expansion and compressive strength were studied. The influence of the fineness of rock powder on the expansion and the strength of the mortar system was also discussed. The test results show that the effect of original stone powder on mortar spread is limestone powder， sandstone powder， granite powder and basalt rock powder in turn. The adaptability between different types of stone powder and admixture shows significant differences with the increase of specific surface area of stone powder， in which granite stone powder has better performance on expanding degree than sand rock powder. The strength of stone powder to improve the degree of cement followed by granite powder， basalt powder， limestone powder and sand rock powder. When the amount of stone powder instead of cement is 25%， the increase of fineness of stone powder can increase the compressive strength of cement mortar， while the amount of stone powder instead of cement increases to 55%. The compressive strength of mortar gradually shows a deteriorating trend with the increase of fineness of stone powder.

【Key words】Stone powder； Mortar； Degree of expansion； Compressive strength

0 引言

近年來國內(nèi)相關(guān)研究表明，石粉具有一定的活性，可以在一定程度上替代水泥，作為膠凝材料。目前石粉應(yīng)用過程中，其摻量均不高，但由于石粉易于獲取且加工流程較方便，研究者希望可以增大石粉的摻量從而降低水泥用量達(dá)到節(jié)約成本的目的[1-3]。本文主要選取了不同巖性的石粉作為水泥摻合料，輔以不同廠家的減水劑作為外加劑以期來改善適應(yīng)性，研究石粉對砂漿擴(kuò)展度和抗壓強(qiáng)度的影響，以期為石粉高摻量應(yīng)用提高應(yīng)用研究基礎(chǔ)。

1 原材料與試驗(yàn)方法

水泥采用四川峨勝水泥P.MH 42.5水泥；砂：人工砂，其細(xì)度模數(shù)為2.9；水：自來水；石粉：砂板巖石粉、玄武巖石粉、花崗巖石粉、石灰?guī)r石粉，其化學(xué)組成如表1，比表面積見表2，按磨細(xì)時間0h、1h和2h分類為原狀灰、細(xì)度2灰和細(xì)度3灰；外加劑：4種聚羧酸系高性能減水劑GK-3000、TK-FSC、ZB-800C、JM-PCA和2種萘系緩凝高效減水劑GK-4A、ZB-1A。

砂漿擴(kuò)展試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 2419-2005中的規(guī)定進(jìn)行。砂漿抗壓測試依據(jù)GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》中的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 石粉對砂漿擴(kuò)展度影響

由于膠砂流動度更能夠表征外加劑和混凝土的適應(yīng)性，所以選擇了單摻不同巖性和細(xì)度石粉，進(jìn)行砂漿擴(kuò)展度的試驗(yàn)。試驗(yàn)通過控制空白組（不含摻合料及外加劑）的流動度值為183mm，從而確定膠砂流動度用水量為水泥質(zhì)量的63.3%，石粉的摻量為25%，而摻入的外加劑量統(tǒng)一為水泥質(zhì)量的0.5%。石粉的摻入方式是內(nèi)摻，以石粉替代部分水泥。對比了不同巖性石粉對砂漿擴(kuò)展度的影響，比較了不同石粉和不同系列外加劑之間的適應(yīng)情況，試驗(yàn)結(jié)果如圖1～3。endprint

從圖1中可以看出四種巖性石粉中石灰?guī)r石粉與不同系列的外加劑在總體上的適應(yīng)性最好，因?yàn)槭規(guī)r石粉除了與JMPCA聚羧酸減水劑之間的砂漿擴(kuò)展度要略小于砂板巖之外，它與其它五個外加劑的砂漿擴(kuò)展度都最大。其次是砂板巖石粉，其擴(kuò)展度要略大于花崗巖石粉。單摻玄武巖石粉砂漿流動性相對較差。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，ZB-800C減水劑與不同種類石粉之間的砂漿擴(kuò)展度雖然最大，但其泌水率也較高。圖2和圖3是摻入另外兩種細(xì)度的石粉對砂漿擴(kuò)展度的影響。從圖2和圖3可以看出可以看出聚羧酸減水劑相比于萘系減水劑要更加敏感，變化幅度較大，而萘系減水劑變化較小。石灰?guī)r與不同系列外加劑之間的適應(yīng)性最好，其次是花崗巖石粉。而摻入了玄武巖石粉的砂漿擴(kuò)展度總體上要小于其他三種石粉，其與外加劑的適應(yīng)性較差。

石粉在合理摻量下細(xì)度會影響石粉巖性和不同系列外加劑之間的適應(yīng)性，石粉細(xì)度的變化對石粉的適應(yīng)性影響程度是不一樣的。花崗巖石粉對細(xì)度變化反應(yīng)較為激烈。并且隨著細(xì)度的提高，不同種類石粉與不同系列外加劑之間的適應(yīng)性差異顯現(xiàn)的更加明顯，其中在原狀石粉中花崗巖石粉雖然與外加劑的適應(yīng)性要略小于砂板巖石粉，但是隨著細(xì)度增大，花崗巖石粉的優(yōu)勢逐漸明顯，超過了砂板巖石粉。這可能除了與石粉的形貌有關(guān)還可能與石粉的填充效應(yīng)有關(guān)[4]。因?yàn)槭哿捷^小，石粉的摻入可以填充與水泥顆粒之間、水泥顆粒和砂之間的空隙，從而將空隙中的水?dāng)D出來，提高了膠凝體系中的自由水含量，因此提高了砂漿擴(kuò)展度[5]。而原狀石粉由于顆粒粒徑相對粉磨過的石粉的粒徑較大，因此能夠進(jìn)入到空隙中的石粉細(xì)顆粒數(shù)量較少，使得擠出的自由水量相對較少。由表2可以知道，四種原狀石粉比表面積差距較小，因此對砂漿擴(kuò)展度的影響差異較小，而此時砂板巖石粉與花崗巖石粉的差異最小，所以它們的擴(kuò)展度差距也較小，但總體上呈現(xiàn)出一定的趨勢。此時影響擴(kuò)展度的因素中石粉對外加劑的吸附量起到的作用比例相對較大，而不同種類的石粉由于其硬度不同，因此在研磨相同時間后四種石粉的比表面積變化的幅度也不同。從表2可以看出四種不同巖性石粉之間的比表面積隨著研磨時間增長差距越來越大，因此填充效應(yīng)對砂漿擴(kuò)展度造成的影響越來越大，從而使得砂漿擴(kuò)展度隨著細(xì)度的變化差異也越來越明顯。砂漿擴(kuò)展度的大小是由填充效應(yīng)和減水劑的減水作用共同決定的，而不同石粉的顆粒形貌不同，所以隨著細(xì)度變細(xì)不同種類石粉對外加劑的吸附能力也會發(fā)生變化[6]。玄武巖在細(xì)度較大的時候依然小于花崗巖和石灰?guī)r石粉的擴(kuò)展度，因此初步判斷其適應(yīng)性最差。而花崗巖石粉的比表面積最小，但是摻入花崗巖石粉砂漿的擴(kuò)展度的卻高于砂板巖石粉和玄武巖石粉，因此可以得出花崗巖石粉與外加劑的適應(yīng)性要優(yōu)于其它兩種石粉。

2.2 抗壓強(qiáng)度

由于石粉細(xì)度會影響水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)，因此選取表2中三種細(xì)度花崗巖石粉和石灰?guī)r石粉比較其對砂漿立方體抗壓強(qiáng)度的影響，石粉的三種細(xì)度由大小分別用X1、X2、X3表示，不同石粉細(xì)度對立方體抗壓強(qiáng)度影響試驗(yàn)結(jié)果如下表3和表4。

從表3和表4可以看出石粉細(xì)度對砂漿抗壓強(qiáng)度的影響作用不是很大，在石粉占到水泥摻量的25%時，砂漿立方體抗壓強(qiáng)度隨著細(xì)度的減小而增大。但是當(dāng)石粉占到水泥的55%的時候，砂漿的抗壓強(qiáng)度并沒有與細(xì)度顯示出較好的關(guān)聯(lián)度，甚至一度呈現(xiàn)隨細(xì)度減小而降低的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)槭蹞搅窟^大的時候，過量的粒徑較小的石粉無法進(jìn)入水泥漿體的空隙中，反而又增大了孔隙率[7]。同時過大的比表面積也會增加對水泥漿體中自由水的損耗。因此比表面積較大的石粉不僅沒有能夠很好的發(fā)揮填充效應(yīng)，而且由于過多的石粉細(xì)顆粒游離在水泥顆粒之間降低了水泥顆粒間的粘聚力，進(jìn)而降低了砂漿強(qiáng)度。除此之外，由于自由水含量的減少還會對水泥的水化反應(yīng)產(chǎn)生不利影響，所以最終降低水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度。

3 結(jié)論

對于原狀石粉來說摻石灰?guī)r石粉水泥砂漿的擴(kuò)展度最大，其次是摻砂板巖石粉、花崗巖石粉，而玄武巖石粉砂漿擴(kuò)展度最小。隨著細(xì)度的提高，不同種類石粉與不同系列外加劑之間的適應(yīng)性差異顯現(xiàn)的更加明顯，其中在原狀石粉中花崗巖石粉雖然與外加劑的適應(yīng)性要略小于砂板巖石粉，但是隨著細(xì)度增大，花崗巖石粉的優(yōu)勢逐漸明顯，超過了砂板巖石粉。水泥當(dāng)中摻入四種石粉后抗壓強(qiáng)度最高的是摻花崗巖石粉砂漿，其次是摻入玄武巖石粉砂漿、和石灰?guī)r石粉砂漿，砂板巖石粉砂漿強(qiáng)度最小。石粉摻量為25%的時，砂漿抗壓強(qiáng)度隨著細(xì)度變大而越增大，可是當(dāng)石粉摻量增大到55%時，砂漿抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)隨細(xì)度增大而減小趨勢。

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