大理石粉對(duì)水泥基膠凝材料性能影響探究

梁漢浩　賴秋慧　陳佰強(qiáng)　陳慶鋒

摘? 要：建筑行業(yè)于技術(shù)層面要求較高，通常一個(gè)項(xiàng)目工程量巨大，需要用的水泥等基材量也很大，在選擇制備混凝土或者砂漿時(shí)一定要從技術(shù)、管理等多個(gè)方面系統(tǒng)全面考慮。本文研究了大理石粉的添加是否會(huì)對(duì)水泥基凝膠材料的流動(dòng)性、強(qiáng)度及干縮性產(chǎn)生影響，并研究其中規(guī)律，通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)和分析，適當(dāng)添加大理石粉的摻入量可以加強(qiáng)水泥漿的性能，不同期齡的是抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律不同，干縮性隨著大理石粉的添加呈現(xiàn)先降低后升高的特點(diǎn)。大理石粉摻雜比例決定了水泥膠的流動(dòng)性，也影響著抗壓強(qiáng)度和干縮性能。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)原材料及方法入手，探究討論了大理石粉對(duì)水泥基材料三大點(diǎn)影響，最后得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：大理石粉? 水泥? 混凝土? 影響

中圖分類號(hào)：TU528 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（a）-0066-02

工程質(zhì)量離不開(kāi)良好的水泥凝膠材料，而性能較高的水泥膠凝材料反過(guò)來(lái)在一定程度上也保障了工程質(zhì)量，保持整個(gè)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的施工都順利進(jìn)行。若水泥泥漿質(zhì)量差，非常有可能工程出現(xiàn)坍塌或者其他惡劣的施工事故發(fā)生的可能性。先前的經(jīng)驗(yàn)積累以及科學(xué)研究已經(jīng)表明，在水泥中摻入其他物質(zhì)可能改進(jìn)建筑性能，合料是指除了水泥以外的其他的建筑材料也摻入泥漿制備，優(yōu)化了整個(gè)泥漿的緊密程度，進(jìn)而提高水泥混凝土的物理方面的性能。研究成果可為大理石粉土在水泥基膠凝中施工的選取提供參考。

1? 原材料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料分析

原材料主要包括水泥、沙、水和大理石粉這四種物品。在原材料的選取方面，我們也做出明確的規(guī)定。水泥采用北京有限公司生產(chǎn)的P.I42.5規(guī)格的水泥，這種水泥的細(xì)度約1.7%、密度為3.14克每平每立方厘米、比表面積約351m2/kg、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為26.4%、初凝時(shí)間是151min、終凝時(shí)間約251min，3d的抗折強(qiáng)為5MPa、抗壓強(qiáng)度為28.2MPa，28d的抗折強(qiáng)為8.6MPa、抗壓強(qiáng)度為49.7MPa。該水泥的化學(xué)組成如下：二氧化硅的含量為25.20%，三氧化二鋁的含量為6.28%，三氧化二鐵的含量為4.09%，CaO3的含量高達(dá)54.77%，其余成分總共約占4%左右。沙采細(xì)度模數(shù)為2.4的湘西河沙，屬于第二區(qū)的中沙類型。用水的標(biāo)準(zhǔn)直接選擇普通的自來(lái)水。大理石粉選取由河北省生產(chǎn)的磨細(xì)的大理石粉，該類大理石粉的比表面積為每平方千米370m2，主要的化學(xué)成分是碳酸鈣。大理石粉的粒徑分布特征與水泥的粒徑分布特征大體相近。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)試三個(gè)方面的情況，分別測(cè)試水泥膠砂的流動(dòng)度、強(qiáng)度、干縮性能的影響因素，不同因素的測(cè)量因素要采用不同的方法，現(xiàn)存的已有專門(mén)的因素測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB/T 2419--2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》的要求來(lái)進(jìn)行水泥膠砂流動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)，該方法中將分為五種類型的試樣，保持膠砂比為3.0，水灰比為0.45且保持比率不變的情況下保持水泥和大理石粉總量不變的情況下，在減少水泥的量，提高大理石粉的摻入量。

用JC/T 603--2004《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》測(cè)干縮，在保持膠砂比為2.0，水灰比為0.45且保持不變的情況下，在五個(gè)樣本中分別改變水泥和大理石粉的數(shù)量，保持二者總量不變。原材料準(zhǔn)備好以后，還要準(zhǔn)備一些25mm×25mm×280mm地試件，并進(jìn)行分組，每組3個(gè)。預(yù)先在試模的兩端埋上測(cè)頭，然后將水泥砂漿澆其中，將澆筑的試模至于20℃的養(yǎng)護(hù)箱中，養(yǎng)護(hù)箱的濕度保持在90%以上，控制溫度誤差左右小于1℃。24h以后拆掉模具，置于20°左右的水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，2d以后從水中取出，對(duì)表面進(jìn)行處理之后，用比長(zhǎng)儀測(cè)定初始讀數(shù)。參照樣本放于20℃左右，濕度為60%左右、標(biāo)準(zhǔn)誤差不超過(guò)5%的干縮箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后分別測(cè)量其在7、14、28、56、90d的長(zhǎng)度，最后獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，可以計(jì)算出干縮率。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 剖析大理石粉對(duì)水泥基膠凝材料流動(dòng)性的影響

根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)大理石粉摻量為5%時(shí)，水泥膠砂流動(dòng)度比沒(méi)有參加大理石粉的增加了3%;大理石粉加入的量為10%時(shí)流動(dòng)度提高了9.1%;大理石粉摻量提升到20%時(shí)，流動(dòng)度增加13.3%?？偨Y(jié)得出大理石粉摻量的增加會(huì)提升水泥膠砂的流動(dòng)性。該結(jié)論與之前張軍等人的研究結(jié)論相同。在分析大理石分的粒徑分布特征與水泥的粒徑分布特征時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)兩者的粒徑特征相似，顆粒的大小分布區(qū)間一致。二者的D10、D50、D90的粒徑變化特征相似，水泥的是2.698、52.981、21.674um，大理石對(duì)應(yīng)的是17.758、6.433、39.874um。兩者的分布曲線圖表明兩者分布的區(qū)間也基本一致，都在0～160um之間。在0～10um的細(xì)粒徑區(qū)間、10～60um的中粒徑區(qū)間和60～160um的粗粒徑區(qū)間中，水泥在三個(gè)區(qū)間的分布情況是34.58%、57.45%、7.96%，大理石粉在個(gè)區(qū)間的比例分別是17.95%、80.12%、1.93%。由此可以知道水泥中細(xì)顆粒較多、中顆粒較多。而大理石的細(xì)顆粒明顯較少，主要集中在中顆粒。大理石的顆粒類型可以改善整個(gè)水泥凝膠體系的顆粒配比，可以較好地填充水泥漿體，置換出的空間被自由水所填充，增加水泥砂漿的流動(dòng)性。

2.2 剖析大理石粉對(duì)水泥基膠凝材料強(qiáng)度的影響

由實(shí)驗(yàn)的情況分析可知，不同齡期的水泥和大理石粉膠砂抗折強(qiáng)度變化規(guī)律不同。在1、3d齡期，折強(qiáng)度隨著大理石粉摻量的增加而先增加后減小?？拐蹚?qiáng)度達(dá)到最大時(shí)的大理石粉摻比例為5%。與不摻大理石粉的樣本相比，抗折強(qiáng)度提高了10%左右。7、28、56d齡期的樣本抗折強(qiáng)度變化規(guī)律為：大理石粉的加入比例越高，抗折強(qiáng)度越低。大理石粉加入比例為5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的抗折強(qiáng)度下降3.97%;大理石粉添加比例為10%時(shí)，對(duì)應(yīng)的抗折強(qiáng)度下降7.33%;當(dāng)大理石粉添加比例為20%、30%時(shí)，抗折強(qiáng)度依次下降了17.43%、22.76%。水泥和大理石粉膠砂抗壓強(qiáng)的程度與其抗折強(qiáng)度的變化規(guī)律一致。

2.3 剖析大理石粉對(duì)水泥基膠凝材料干縮的影響

在不同齡期水泥和大理石粉膠砂干縮性能的實(shí)驗(yàn)中，在不同大理石粉添加比例下的性能變化趨勢(shì)一致。都是隨著大理石粉添加的百分比的增加先降低后增加，當(dāng)大理石粉添加百分比為20%時(shí)，水泥膠砂干縮達(dá)到最小狀態(tài)。由于大理石粉主要處于中度顆粒區(qū)間，優(yōu)化了砂漿之間的空隙結(jié)構(gòu)，使得水泥膠砂之間更加密實(shí)，減少了干縮。而且碳酸鈣也為水泥水化提供結(jié)核，增加了顆粒之間的粘結(jié)，使體系內(nèi)的泌水孔隙減少，從而降低了漿體的干縮，使整體的強(qiáng)度更上一層樓。但是當(dāng)大理石粉摻量過(guò)高時(shí)，超過(guò)20%時(shí)，大理石中的碳酸鈣與硅酸鹽和各種鋁酸鹽反應(yīng)降低水泥的量，使水泥石中的密實(shí)性下降，抗收縮的能力也隨之下降。

3? 明確實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論

水泥和大理石粉之間的顆粒具有良好的互補(bǔ)性，大理石粉可以改善水泥顆粒中的極配，提高水泥砂漿流動(dòng)性，而且隨著大理石粉摻量的增加，水泥砂漿流動(dòng)性增加。水泥和大理石粉膠砂的抗壓強(qiáng)程度與其齡期和大理石粉摻量都有關(guān)。1d、3d齡期的抗壓強(qiáng)程度隨著大理石粉添加量的提升表現(xiàn)出先升后降變化規(guī)律，其余齡期隨著大理石粉的增加，抗壓強(qiáng)程度減小。當(dāng)大理石粉摻量逐漸增加時(shí)，水泥和大理石粉膠砂的干縮性先降低后增加。

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