花崗巖石粉摻量對混凝土力學(xué)性能的影響

劉 春，陶元洪，何 濤，劉 方，夏京亮

(1.廣東省公路建設(shè)有限公司,廣州 510623;2.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011;3.保利長大工程有限公司,廣州 510620；4.中國建筑科學(xué)研究院有限公司,北京 100013)

隨著國家鐵路工程、公路工程、水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的加大和國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，混凝土原材料，特別是礦物摻合料在多個地區(qū)出現(xiàn)緊缺現(xiàn)象，礦物摻合料(磨細(xì)礦渣粉、粉煤灰、硅灰等)造假、摻假時有發(fā)生[1]，極大的影響了工程施工質(zhì)量，目前國內(nèi)外均在大力研究新的輔助膠凝材料，以應(yīng)對目前傳統(tǒng)礦物摻合料緊缺的問題，研究較多的輔助膠凝材料包括天然火山灰質(zhì)材料、石灰石粉、陶瓷粉、鎳鐵渣粉等[2-7]。

由于花崗巖機(jī)制砂加工產(chǎn)生大量石粉，而規(guī)范中對于石粉含量有著嚴(yán)格限制，以及花崗巖石材加工過程(切割、打磨、拋光等)中產(chǎn)生大量石粉，大量花崗巖石粉被廢棄，成為新的固體廢棄物[8-10]，參照目前輔助膠凝材料研究思路，研究將花崗巖石粉作為礦物摻合料配制混凝土，能夠很好的解決目前傳統(tǒng)礦物摻合料匱乏，大量花崗巖石粉廢棄污染環(huán)境的問題，經(jīng)濟(jì)和社會意義顯著。

該文通過設(shè)置不同摻量的花崗巖石粉(5%、10%、15%、20%、25%)配制混凝土，并與純水泥混凝土對比，研究花崗巖石粉摻量對混凝土力學(xué)性能的影響，旨在為花崗巖石粉配制混凝土提供技術(shù)支持，推進(jìn)花崗巖石粉在混凝土中的應(yīng)用。

1 試 驗

1.1 原材料

1)水泥：采用P·I 42.5水泥，化學(xué)成分和物理力學(xué)指標(biāo)見表1和表2。

在2018年12月15-16日，中華龍舟大賽總決賽將再次劃向碧海藍(lán)天，在充滿詩情畫意的海南陵水黎族自治縣繼續(xù)書寫龍舟歸鄉(xiāng)的故事，讓我們一同期待！

花崗巖石粉對混凝土力學(xué)性能試驗配合比見表5，花崗巖石粉摻量占到膠凝材料用量分別為0、5%、10%、15%、20%、25%，混凝土塌落度控制在180～200 mm，根據(jù)坍落度控制范圍調(diào)整減水劑用量。

表1 水泥化學(xué)成分 /%

表2 水泥的物理力學(xué)

參照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080—2016對混凝土坍落度和擴(kuò)展度進(jìn)行試驗。

表3 花崗巖石粉的粒徑分布 /%

表4 花崗巖石粉的化學(xué)成分 /%

3)河砂，細(xì)度模數(shù)2.5，II區(qū)中砂，級配情況見圖1。

IoT更高級別的安全防護(hù)都是以密碼學(xué)為基礎(chǔ)的，而當(dāng)前安全密鑰的創(chuàng)建與分發(fā)都是過度依賴集中式的基礎(chǔ)設(shè)施，而這類設(shè)施極易成為黑客攻擊的首選目標(biāo)，成為威脅IoT系統(tǒng)安全的重要因素?；趨^(qū)塊鏈的去中心化密鑰基礎(chǔ)設(shè)施可以更好地保障系統(tǒng)密鑰的安全，為IoT密鑰的創(chuàng)建、管理和分發(fā)提供魯棒性更強(qiáng)、容錯率更高的安全保障。

4)碎石，粒徑5～20 mm，連續(xù)級配，吸水率0.5%。

評價與標(biāo)準(zhǔn)的一致性研究并非一個新話題，源于美國基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教育改革活動，通過近20年的發(fā)展，積累了豐富經(jīng)驗，成功研制的“Webb”(韋伯)和“SEC”(Surveys of Enacted Curriculum)等分析范式相對比較成熟，在國際上得到廣泛的認(rèn)可.國內(nèi)很多學(xué)者借鑒并本土化這些分析范式，但多用于課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)業(yè)水平測試、課后習(xí)題等兩兩之間的一致性研究中，考試大綱與試題評價的一致性分析較少.

1.2 方法

2)花崗巖石粉，細(xì)度13.5%(45 μm篩余)，粒徑分布見表3，化學(xué)組成見表4。

不同摻量的花崗巖石粉對混凝土工作性能的影響見表6?？梢钥闯?，6組混凝土坍落度在180～205 mm之間，坍落度最大的為純水泥組混凝土，坍落度最小的為花崗巖石粉摻量20%的H-20組；6組混凝土擴(kuò)展度在460～525 mm之間，其中混凝土擴(kuò)展度最大組和最小組與坍落度一致，說明花崗巖石粉混凝土擴(kuò)展度與坍落度相關(guān)性較強(qiáng)。由花崗巖石粉混凝土減水劑摻量試驗結(jié)果可知，6組混凝土減水劑摻量在0.95%～1.2%(膠凝材料質(zhì)量占比)之間，其中減水劑摻量最小為0.95%，是花崗巖石粉摻量5%和10%的H-5、H-10兩組，減水劑摻量最大為1.2%，為花崗巖石粉摻量25%的H-25組?？梢?，花崗巖石粉摻量較小時(摻量小于10%)可以減少混凝土減水劑用量，之后隨著花崗巖石粉摻量的增加，混凝土減水劑用量增多。可能的原因是，花崗巖石粉摻入混凝土中對于混凝土工作性能而言，具有兩方面的作用，第一方面是細(xì)度較細(xì)的花崗巖石粉顆粒能夠填充水泥顆粒之間的空隙，有一定的減水作用，另一方面花崗巖石粉顆粒表面較為粗糙，造成其需水量較大，同時能夠吸附一定的減水劑，對混凝土工作性能具有負(fù)面影響，在花崗巖石粉摻量較小時(摻量小于10%)，其填充減水作用為主導(dǎo)，降低了混凝土減水劑用量，同時混凝土工作性能較為理想，而當(dāng)花崗巖石粉摻量較大時，其蓄水量大，對減水劑的吸附作用逐漸顯現(xiàn)出來，造成混凝土減水劑用量增多，混凝土工作性能下降。

不同摻量的花崗巖石粉對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響見圖2，在花崗巖石粉摻量較小時(摻量不大于5%)，花崗巖石粉并不會降低混凝土抗壓強(qiáng)度，甚至?xí)晕⑻岣呒兯嗷炷量箟簭?qiáng)度，28 d齡期時花崗巖石粉摻量5%的H-5組混凝土抗壓強(qiáng)度為49.5 MPa，比純水泥混凝土抗壓強(qiáng)度47.8 MPa，提高了3.6%。隨著花崗巖石粉摻量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸下降，28 d齡期時，花崗巖石粉摻量10%、15%、20%、25%的混凝土抗壓強(qiáng)度分別為45.2 MPa、43.9 MPa、42.0 MPa、38.2 MPa，相比純水泥混凝土分別下降了5.4%、8.2%、12.1%和20.1%，其中花崗巖石粉摻量超過20%，混凝土抗壓強(qiáng)度下降最為明顯，高達(dá)20.1%，混凝土28 d強(qiáng)度也下降至低于40 MPa，因此，在花崗巖石粉應(yīng)用過程中，建議其摻量不超過20%。

1.3 試驗配合比

(3)模型充分結(jié)合DEMATEL分析指標(biāo)間影響關(guān)系的優(yōu)勢與ANP求解指標(biāo)關(guān)聯(lián)重要度的優(yōu)勢，提出一種新的關(guān)聯(lián)權(quán)重確定方法。所求關(guān)聯(lián)權(quán)重不僅能反映指標(biāo)間的相對影響度，還能體現(xiàn)指標(biāo)的相對重要度。

表5 花崗巖石粉混凝土配合比 /kg

2 結(jié)果及分析

2.1 花崗巖石粉對混凝土工作性能的影響

參照《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081—2019對混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和彈性模量進(jìn)行試驗，混凝土抗壓強(qiáng)度試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，劈裂抗拉強(qiáng)度試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm，彈性模量試塊尺寸為150 mm×150 mm×300 mm，混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行力學(xué)性能試驗。

表6 片麻巖石粉混凝土工作性能

2.2 花崗巖石粉對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

策略五：引導(dǎo)家長學(xué)習(xí)一些與幼兒拉近關(guān)系的技巧，如身體接觸、語言鼓勵、送禮物等，融洽教學(xué)氛圍，增強(qiáng)助教效果。

花崗巖石粉對于混凝土抗壓強(qiáng)度同樣具有兩方面的影響，第一方面，花崗巖石粉細(xì)度相比水泥顆粒要細(xì)，能夠填充水泥顆粒之間的孔隙，使得水泥漿體更加致密，因此能夠起到提高混凝土抗壓強(qiáng)度的作用；另一方面，花崗巖石粉為惰性輔助膠凝材料，其不具有火山灰活性，無法和水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生火山灰反應(yīng)，因此過多的花崗巖石粉摻入混凝土中，花崗巖石粉在水泥漿體中分散，是水泥漿體的薄弱環(huán)節(jié)，起到了降低混凝土抗壓強(qiáng)度的作用。因此，在花崗巖石粉摻量較小時(不超過5%)，花崗巖石粉對水泥漿體的致密作用為主，花崗巖石粉混凝土抗壓強(qiáng)度略有提高，而花崗巖石粉摻量超過5%之后，其降低混凝土強(qiáng)度的作用越發(fā)明顯，當(dāng)花崗巖石粉摻量超過20%時，混凝土抗壓強(qiáng)度有較大程度的降低。

5)減水劑，聚羧酸高性能減水劑，固含量為23.4%，減水率為29.5%。

2.3 花崗巖石粉對混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響

不同摻量的花崗巖石粉對混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響見圖3。隨著花崗巖石粉摻量的提高，混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸降低，28 d齡期時，花崗巖石粉摻量5%、10%、15%、20%、25%的混凝土H-5、H-10、H-15、H-20、H-25劈裂抗拉強(qiáng)度分別為4.01 MPa、3.87 MPa、3.60 MPa、3.51 MPa、3.02 MPa，分別比純水泥對比組H-0混凝土4.12 MPa下降了2.7%、6.1%、12.6%、14.8%、26.7%，其中花崗巖石粉摻量25%時下降幅度最大，超過了20%，因此從劈裂抗拉強(qiáng)度的角度出發(fā)，花崗巖石粉摻量同樣建議不超過20%。花崗巖石粉混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度之所以隨著花崗巖石粉摻量的增大逐漸降低，是因為混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度主要由混凝土中漿體強(qiáng)度決定，而花崗巖石粉的摻入使得水泥漿體中薄弱環(huán)節(jié)增多，因此降低了混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度。

2.4 花崗巖石粉對混凝土彈性模量的影響

不同摻量的花崗巖石粉對混凝土抗壓彈性模量的影響見圖4。隨著花崗巖石粉摻量的增加，混凝土抗壓彈性模量呈現(xiàn)下降趨勢，當(dāng)花崗巖石粉摻量超過15%時，彈性模量下降更為明顯，其中純水泥H-0對比組28 d抗壓彈性模量為39.7 GPa，而花崗巖石粉摻量25%的H-25組抗壓彈性模量為35.6 GPa，下降了10.3%。主要原因是花崗巖石粉摻入水泥漿體中，稀釋了水泥顆粒分布，造成水泥漿體整體剛度下降，進(jìn)而造成混凝土彈性模量降低。

3 結(jié) 論

a.不同摻量花崗巖石粉均能配制工作性能滿足要求的混凝土，花崗巖石粉摻量較小時(摻量小于10%)可以減少混凝土減水劑用量。隨著花崗巖石粉摻量的增加，混凝土減水劑用量增多。

b.在花崗巖石粉摻量較小時(摻量不大于5%)，花崗巖石粉并不會降低混凝土抗壓強(qiáng)度，甚至?xí)晕⑻岣呋炷量箟簭?qiáng)度，超過5%隨著花崗巖石粉摻量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸下降。

c.隨著花崗巖石粉摻量的提高，混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓彈性模量呈現(xiàn)下降趨勢。