超細(xì)摻合料CaCO3對大流動(dòng)性混凝土力學(xué)性能的影響研究

賈洛

摘 要

本文對摻有超細(xì)摻合料CaCO3的大流動(dòng)性混凝土分別從工作性能、力學(xué)性能等進(jìn)行試驗(yàn)研究。超細(xì)摻合料CaCO3摻量在0～5%時(shí)，大流動(dòng)性混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均隨著超細(xì)摻合料CaCO3摻量的適當(dāng)增加而增大，當(dāng)超細(xì)摻合料CaCO3摻量超過5%時(shí)，強(qiáng)度隨著摻量增加開始降低但還是高于基準(zhǔn)配合比混凝土的強(qiáng)度。摻量為5%時(shí)，14d、28d的抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)配合比分別提高了25.85%和21.91%，28d抗折強(qiáng)度較基準(zhǔn)配合比提高了22.75% ，因此本實(shí)驗(yàn)的最佳摻量為5%。

關(guān)鍵詞

大流動(dòng)性混凝土;超細(xì)摻合料CaCO3;抗壓強(qiáng)度;抗折強(qiáng)度

中圖分類號(hào)： TU528 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 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、澆注成型簡單、抗水性好、耐高溫性能好、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、維護(hù)成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，使其成為當(dāng)今社會(huì)用途最廣泛的建筑材料之一。大流動(dòng)性混凝土代表自密實(shí)混凝土[1]（Self Compacting Concrete，簡稱SCC）由于高流動(dòng)性、高抗離析性、高填充性、良好的勻質(zhì)性等特點(diǎn)為國內(nèi)外大量興起的新型混凝土。將超細(xì)摻合料CaCO3摻加入混凝土中，會(huì)影響混凝土的性能。黃征宇等[2]對在超高性混凝土中摻入納米CaCO3后，使超高性混凝土漿體流動(dòng)性減小，各齡期力學(xué)性能增強(qiáng)。魏薈薈[3]研究了納米CaCO3對新拌水泥基材的性能影響，明顯提高水泥基材強(qiáng)度。錢匡亮等[4]研究了納米CaCO3中間體對水泥基材料的影響，明顯提高砂漿的抗壓強(qiáng)度。Kawashima等[5]研究了納米顆粒對水泥基材料的改性。研究表明，納米CaCO3的摻入能提高水化速率，并且其分散方式對水化放熱峰的出現(xiàn)與峰值大小有影響，同時(shí)對各個(gè)齡期相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度都有所提高。J.Camiletti 等[6]研究納米CaCO3對超高性能混凝土早期性能的影響，研究結(jié)果表明，超高性能混凝土（UHPC）的干縮值會(huì)隨著納米CaCO3摻量的增加而降低。大量研究主要集中在納米級(jí)CaCO3對普通混凝土性能影響，本文探究超細(xì)摻合料CaCO3對大流動(dòng)性混凝土力學(xué)性能的影響變化規(guī)律，尋求大流動(dòng)性混凝土性能最佳時(shí)的摻量。

1 原材料

1）本實(shí)驗(yàn)采用P.O.42.5祁連山牌普通硅酸鹽水泥。水泥的主要性能指標(biāo)符合規(guī)范要求;

2）細(xì)骨料采用實(shí)驗(yàn)采用天然河砂。Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為3.04，表觀密度2640kg/m3，粗骨料采用公稱粒級(jí)5～20mm連續(xù)級(jí)配卵石，表觀密度2710kg/m3;

3）粉煤灰，采用河南某公司生產(chǎn)的二級(jí)粉煤灰，SiO2占56.74%，Al2O3占24.58%，其他18.68%;

4）超細(xì)摻合料CaCO3，上海某公司的白色粉末狀產(chǎn)品，碳酸鈣含量（%）≥98.5，鹽酸不溶物（%）≤0.05，燒失量（%）43.4;

5）減水劑為某化工廠生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑，含固量25.8%，減水率28%;拌合用水采用可供人類使用的自來水。

2 配合比及實(shí)驗(yàn)方案

1）超細(xì)摻合料CaCO3等量取代水泥，摻量分別為膠凝材料總量的1%、3%、5%、7%、9%，進(jìn)行大流動(dòng)性混凝土配合比設(shè)計(jì)，各種材料用量見表1。

2）將以上配合比的各種材料進(jìn)行拌和，首先測試坍落擴(kuò)展度，然后分別成型100mm×100mm×100mm的立方體試塊和150mm×150mm×300mm的棱柱體試塊，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，進(jìn)行測定極限強(qiáng)度試驗(yàn)。

3 結(jié)果分析

不同超細(xì)摻合料CaCO3摻量的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度結(jié)果見圖1和圖2。

由圖1和圖2知，當(dāng)CaCO3摻量不超過5%時(shí)，隨著超細(xì)摻合料CaCO3摻量增加，14d、28d的抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)配合比分別提高了25.85%和21.91%，28d抗折強(qiáng)度較基準(zhǔn)配合比提高了22.75%，齡期14d和28d的強(qiáng)度都提高了;當(dāng)CaCO3摻量超過5%，齡期14d、28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度呈下降趨勢，但仍然高于基準(zhǔn)配合比混凝土的強(qiáng)度。這主要是因?yàn)樗褂玫某?xì)CaCO3粒徑小，活性高，比表面積大使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密;CaCO3能起到微集料作用，填充在水泥與粉煤灰之間所產(chǎn)生的間隙中，對膠凝材料體系的密實(shí)度有所提高，從而提高了混凝土強(qiáng)度;但是當(dāng)CaCO3摻量過多時(shí)，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，依附在水泥顆粒表面阻礙水泥發(fā)生水化反應(yīng)。

4 結(jié)論

通過探究超細(xì)摻合料CaCO3對大流動(dòng)性混凝土力學(xué)性能得出：當(dāng)CaCO3不超過5%時(shí)，齡期14d和28的抗壓強(qiáng)度都提高，超過5%以后，14d的抗壓強(qiáng)度、28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都有所降低。這主要是因?yàn)槌?xì)CaCO3粒徑小，活性高，比表面積大，水化形成的C-H-S凝膠以其為晶核，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，加之微集料作用，填充在水泥與粉煤灰之間所產(chǎn)生的間隙中，對膠凝材料體系的密實(shí)度有所提高;但是當(dāng)CaCO3摻量過多時(shí)，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，依附在水泥顆粒表面阻礙水泥發(fā)生水化反應(yīng)。故通過研究，確定超細(xì)摻合料CaCO3的最佳摻量為5%。

參考文獻(xiàn)

[1]侯景鵬.張璐.自密實(shí)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)及其性能試驗(yàn)研究[J].混凝土，2013（2）.

[2]黃政宇，祖天鈺.納米CaCO3對超高性能混凝土性能影響的研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2013，32（6）：1103-1109.

[3]魏薈薈.納米CaCO3對水泥基材料的影響及作用機(jī)理研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)第56頁.

[4]錢匡亮，張津踐，錢曉倩，等.納米CaCO3中間體對水泥基材料性能的影響[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，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.