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2021

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建材知多少：石粉對(duì)混凝土性能的影響

混凝土作為當(dāng)今應(yīng)用最廣、用量最大的建筑材料，其在節(jié)能環(huán)保，減少污染等方面還面臨著很大的發(fā)展空間。機(jī)制砂、碎石作為混泥土的粗集料，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量石粉。這些石粉如果不能合理利用，不僅造成資源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，經(jīng)濟(jì)合理地利用這些石粉，既消除石粉對(duì)環(huán)境的污染，又降低了混凝土的材料成本。

　　良好的工作性是混凝土質(zhì)量均勻、獲得高性能因而安全可靠的前提，隨著施工技術(shù)和高層建筑的發(fā)展需要，混凝土的工作性愈來(lái)愈重要，良好的工作性因操作方便而加快施工進(jìn)度，改善勞動(dòng)條件，減小施工噪音，并為高性能混凝土的生產(chǎn)和施工提供可能性，但混凝土的流動(dòng)性隨時(shí)間的增加會(huì)降低，這部分損失主要是由膠凝材料的水化及混凝土中的水通過(guò)蒸發(fā)和吸收而減少引起的，除此之外，由于顆粒表面水化產(chǎn)物的存在而使顆粒之間的相互作用發(fā)生改變也是其工作性損失的原因?，F(xiàn)對(duì)不同石粉摻量的混凝土工作性能進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖2.1。

不同石粉摻量對(duì)混凝土工作性能的影響

　　圖2.1 不同石粉摻量對(duì)混凝土工作性能的影響

　　在不改變水泥含量的情況下，不摻石粉的混凝土坍落度為190mm，且黏聚性與保水性均不好，混凝土的坍落度隨著石粉摻量的增大而減小。從試驗(yàn)結(jié)果分析，少量的石粉能夠提高混凝土拌合物的擴(kuò)展度，增加流動(dòng)性，這是由于石粉發(fā)揮了“微集料”作用的結(jié)果，混凝土的粘聚性也隨著石粉含量的增加有較明顯的改善，當(dāng)石粉摻量達(dá)到15%時(shí)，混凝土的粘聚性由很差變?yōu)榱己?，混凝土的保水性也由不好變?yōu)檩^好，泌水情況也得到明顯改善。石粉的摻入增加了漿體的粘滯性，使混凝土拌合物的粘聚性增加，因此降低了混凝土拌合物的坍落度，減少了混凝土的離析泌水。隨著石粉摻量的繼續(xù)增大，混凝土的流動(dòng)性明顯降低，這是由于石粉的比表面積較高，因此隨著石粉摻量的增加，必然導(dǎo)致包裹石粉所需的用水量增加，從而降低了混凝土拌合物的流變性。

　　石粉對(duì)混凝土基本力學(xué)性能的影響

　　1石粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

　　適量的石粉的摻入可以提高混凝土密實(shí)性，但過(guò)高的石粉含量會(huì)削弱骨料的骨架作用和降低水泥漿強(qiáng)度，從而降低混凝土強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度是衡量混凝土力學(xué)性能最基本的指標(biāo)，現(xiàn)有研究表明石粉對(duì)混凝土早期抗壓強(qiáng)度的增加較為明顯，一般認(rèn)為摻入石粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響隨混凝土齡期的增長(zhǎng)而逐漸減弱?，F(xiàn)對(duì)不同石粉摻量的混凝土的3d、7d、28d的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖3.1。

不同石粉摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

　　圖3.1 不同石粉摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

　　如表一所示，石粉摻量為20%時(shí)，3d、7d和28d的混凝土抗壓強(qiáng)度都是最高的，當(dāng)石粉摻量超過(guò)20%時(shí)，過(guò)多石粉的加入，使得混凝土的級(jí)配不合理，粗顆粒的含量相對(duì)減少，減弱了骨架的作用，故對(duì)混凝土的強(qiáng)度有一些負(fù)面的影響，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度下降。另外，石粉對(duì)混凝土3d抗壓強(qiáng)度影響最大，其次是7d抗壓強(qiáng)度，石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度提高的幅度隨混凝土齡期的增加而不斷降低，所以石粉對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的提高有較大的幫助。我們從石粉外摻混凝土三天抗壓強(qiáng)度也可以明顯地看到，無(wú)論石粉的摻量是多少，混凝土的強(qiáng)度均比不摻石粉的混凝土的強(qiáng)度要高。

　　2石粉對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

　　混凝土的抗折強(qiáng)度是混凝土路面的主要質(zhì)量指標(biāo)。一般認(rèn)為，混凝土的抗壓強(qiáng)度是粗集料骨架的嵌擠和水泥漿的粘結(jié)作用而形成的，而抗折強(qiáng)度則靠水泥漿與集料接口的結(jié)合強(qiáng)度，這是理論上的理想強(qiáng)度，實(shí)際上抗折強(qiáng)度的形成機(jī)理受各種因素的影響，其工程中的強(qiáng)度與理論強(qiáng)度差別很大?，F(xiàn)對(duì)不同石粉摻量的混凝土28d的抗折強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖3.2。

不同石粉摻量對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

　　圖3.2 不同石粉摻量對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，石粉對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響與石粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律是一致的，隨著石粉含量的增加，混凝土的抗折強(qiáng)度有所增加，當(dāng)石粉含量增加到20%時(shí)，抗折強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)。雖然石粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的影響規(guī)律是一致的，但不盡相同。石粉摻量在20%內(nèi)，抗折強(qiáng)度隨石粉的增加而增加，摻量大于20%時(shí)，由于過(guò)多的石粉降低了混凝土界面的粘結(jié)性能，降低了混凝土的抗折強(qiáng)度，對(duì)混凝土的抗折不利。

　　石粉對(duì)混凝土耐久性能的影響

　　混凝土的耐久性是指混凝土對(duì)氣候作用、化學(xué)侵蝕、物理作用或其他破壞作用的抵抗能力。耐久性好的混凝土當(dāng)暴露于使用環(huán)境時(shí)，具有保持原有形狀、質(zhì)量和使用性的能力，不會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)層碳化或裂縫寬度過(guò)大而引起鋼筋銹蝕，不發(fā)生混凝土嚴(yán)重腐蝕而影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命等破壞。

不同石粉摻量對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

　　圖4.1 不同石粉摻量對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

　　石粉的加入改善了混凝土水泥漿體與骨料之間的過(guò)渡層。其中，界面過(guò)渡區(qū)將性質(zhì)不同的水泥漿體和骨料連成一個(gè)整體，它對(duì)混凝土滲透性有最重要的影響。這種結(jié)構(gòu)主要是由于集料和水泥漿的分散不均，造成水泥漿中的水分離析，積蓄在粗集料周圍從而形成的。因此必須盡可能地抑制過(guò)渡層的生成，才能獲得高抗?jié)B性。而在原料、工藝與水膠比均相同的條件下，水泥石的密實(shí)度主要決定于膠凝材料的組分，在混凝土中合理?yè)郊右欢康氖?，可有效改善過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)，并提高水泥石的密實(shí)度。正是由于上述原因，石粉的合理?yè)搅磕苁沟没炷恋目節(jié)B性得到有效改善。但過(guò)量石粉的加入，一部分未參加反應(yīng)的石粉聚集在骨料表面，降低了骨料的粗糙程度，影響了水泥漿體與骨料之間的膠結(jié)能力，損害了界面的性能，降低了混凝土的抗?jié)B性。

混凝土,石粉