不同摻量石灰石粉對清水混凝土性能的影響

張靜 郭振

（重慶建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測中心有限公司，重慶 401336）

0 引言

混凝土作為目前工程施工最常用的材料，要想使其具有優(yōu)秀效能、作用和低的成本，就要從優(yōu)化配合比方面入手；要想確保工程施工工作能夠順利開展，保障施工質(zhì)量與進(jìn)程，降低建設(shè)成本，確保工程項目后續(xù)能夠正常投入使用，就要對配合比如何影響混凝土的性能進(jìn)行充分的試驗研究，為工程建設(shè)提供科學(xué)的依據(jù)。本文從混凝土材料的角度，探討不同石灰石粉摻量對清水混凝土性能的影響，為解決清水混凝土開裂等問題提供參考。

1 試驗原材料與配合比

1.1 試驗原材料

本次試驗選用南京P·O42.5水泥，表1為水泥的物理性能；石灰石粉的化學(xué)成分見表2；河砂為中粗砂；粗骨料選用天然卵石，粒徑以0～20mm和20～40mm為主，密度是2650kg/m3；減水劑選取GK-4R固狀緩凝高效減水劑和GK-9R固狀引氣劑[1]。

表1 水泥的物理性能

表2 石灰石粉的化學(xué)成分

1.2 試驗配合比

為配制出含量更加合理的清水混凝土，選取石灰石粉部分取代水泥，以內(nèi)摻法按照表3配備成型混凝土試件，編號分別為R0、R1、R2、R3及R4，全面研究石灰石粉不同摻量對清水混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性能和抗凍融性能的影響[2]。

表3 清水混凝土配合比

2 不同摻量石灰石粉對清水混凝土性能的影響

2.1 對力學(xué)性能的影響

試驗測試以最新的《水工混凝土試驗規(guī)程》來檢測清水混凝土的極限拉伸值、抗壓強(qiáng)度與靜力抗壓彈性模量。基于表3設(shè)計的5個試驗試件，對比分析不同摻量下石灰石粉對清水混凝土力學(xué)性能的影響，圖1是對不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響，表4為極限拉伸值與抗壓彈性模量影響情況[3]。

圖1 不同摻量石灰石粉對清水混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響

表4 不同摻量石灰石粉清水混凝土靜力抗壓彈性模量和極限拉伸值

從圖1曲線對比來看，在7d強(qiáng)度對比下，R1與R2試件的強(qiáng)度高于R0，R3試件強(qiáng)度與R0相近。28d強(qiáng)度對比中，除R4強(qiáng)度低于R0外，其余不同摻量石灰石粉清水混凝土的強(qiáng)度均有提高，但無明顯差異。在90d的強(qiáng)度對比中，R1、R2略高于R0，R3、R4均低于R0。其中，R3的前后期強(qiáng)度與基準(zhǔn)配比強(qiáng)度接近，R4前期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度都低于基準(zhǔn)配比強(qiáng)度，由此能夠看出石灰石粉摻量若低于20%，對清水混凝土的力學(xué)性能影響顯著，在早期會提高抗壓強(qiáng)度，后期無不利影響；當(dāng)石灰石粉的摻量＞20%，隨著摻量的提高，清水混凝土不同齡期的強(qiáng)度就會下降[4]。從表4數(shù)據(jù)分析可看出，石灰石粉摻量的提升，會使極限拉伸值的變化趨勢為先升高，后下降，而清水混凝土靜力抗壓彈性模量則與極限拉伸值形成鮮明的反差對比，其變化趨勢為先下降后升高，從而確定石灰石粉摻量能夠防止清水混凝土在實際施工中產(chǎn)生裂縫[5]。

總的來說，石灰石粉這種摻合料與傳統(tǒng)摻合料相比，優(yōu)勢在于其具有更小的細(xì)度。這種材料的細(xì)粉分散在水泥顆粒中，具備分散劑的效能，能夠?qū)η逅炷良壟溥M(jìn)行微調(diào)，增強(qiáng)清水混凝土結(jié)構(gòu)的緊密性，使其內(nèi)部更加密實。適量摻加石灰石粉能提高清水混凝土漿砂比，能提高清水混凝土極限拉伸值，能提高靜力抗壓彈性模量[6]。

2.2 對抗?jié)B性能的影響

在石灰石粉對清水混凝土抗?jié)B性能影響的檢測中，同樣參考《水工混凝土試驗規(guī)程》，選用逐級加壓法檢測石灰石粉清水混凝土的抗?jié)B性能。抗?jié)B等級以P=10H-1進(jìn)行計算，對R0～R4等試件的90d齡期進(jìn)行抗?jié)B實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R0抗?jié)B等級＞P10；R1、R2、R3與R4＞P12。清水混凝土抗水能力的高低主要由密實度決定，通過摻入石灰石粉，能夠結(jié)合石灰石粉自身顆粒分配特點來增強(qiáng)清水混凝土的抗?jié)B性能，通過發(fā)揮石灰石粉對清水混凝土結(jié)構(gòu)微填充的作用，可有效隔斷清水混凝土內(nèi)部毛細(xì)通道，通過增強(qiáng)清水混凝土密實度來改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終帶動清水混凝土抗水能力的提高，使其具備良好的抗?jié)B性能。

2.3 對抗凍融性能的影響

在清水混凝土抗凍融性能的測試中，與前兩種性能測試選取相同的試驗規(guī)程，以同樣的試驗標(biāo)準(zhǔn)和要求來分析不同石灰石粉摻量的清水混凝土90d齡期100次快速凍融檢測結(jié)果，具體可見表5。

表5 清水混凝土100次凍融檢測結(jié)果

從表5清水混凝土100次凍融檢測結(jié)果來看，在石灰石粉摻量不斷增加的情況下，清水混凝土的質(zhì)量損失率增加，相對動彈性模量呈現(xiàn)出逐步下降的發(fā)展趨勢。清水混凝土抗凍融性能的好壞與清水混凝土原材料、清水混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)及清水混凝土密實程度等因素有關(guān)。石灰石粉中的細(xì)粉顆粒能夠起到對清水混凝土配級微調(diào)的作用，增強(qiáng)其密實度。在清水混凝土中摻入適量石灰石粉，并合理調(diào)整引氣劑的摻量，可保證清水混凝土具備一定的抗凍融循環(huán)能力。

總的來說，石灰石粉的最優(yōu)配比，需確保石灰石粉碳酸鈣含量、細(xì)度、活性指數(shù)、流動度比、含水量和MB值應(yīng)符合規(guī)定，即：碳酸鈣含量≥75%；細(xì)度(45μm 方孔篩)≤15%；活性指數(shù)≥60%；流動度比≥100%；含水量在65%以上。只有在GB6566的規(guī)定下，實現(xiàn)石灰石粉清水混凝土的最優(yōu)配比。

3 結(jié)束語

本文用P·O42.5水泥配制清水混凝土，從力學(xué)性能、抗?jié)B性能、抗凍融性能等方面探討不同摻量的石灰石粉對清水混凝土性能的影響。結(jié)果如下：

（1）適量摻加石灰石粉能提高清水混凝土漿砂比，能提高清水混凝土極限拉伸值，能提高靜力抗壓彈性模量。

（2）通過發(fā)揮石灰石粉對清水混凝土結(jié)構(gòu)微填充的作用，可有效隔斷清水混凝土內(nèi)部毛細(xì)通道，通過增強(qiáng)清水混凝土密實度來改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終帶動清水混凝土抗水能力的提高，使其具備良好的抗?jié)B性能。

（3）石灰石粉中的細(xì)粉顆粒能夠起到對清水混凝土配級微調(diào)的作用，增強(qiáng)其密實度。在清水混凝土中摻入適量石灰石粉，并合理調(diào)整引氣劑的摻量，可保證清水混凝土具備一定的抗凍融循環(huán)能力。