石灰石粉在叠合楼板混凝土中的应用研究

2021-11-03 13:14王诚黄文君
商品混凝土 2021年9期
关键词:拆模石粉抗折

王诚,黄文君

(1. 江山市耕读节能建筑材料有限公司,浙江 衢州 324100;2. 江山市安顺商品混凝土有限公司,浙江 衢州 324100)

0 前言

随着国家碳达峰和碳中和系列政策的实施,火力发电在能源中占据的比例正逐年下降,作为燃煤火力发电厂的副产物,粉煤灰的市场供应进一步吃紧,当前优质粉煤灰价格持续增长,劣质煤灰、假灰充斥市场,给混凝土生产和工程质量带来了负面影响[1],因此包括石灰石粉、沸石粉等在内的辅助胶凝材料开始用于混凝土生产。有研究表明,石灰石粉具有填充效应、形态效应等,对于降低水泥浆体粘度、提高混凝土拌合物保水能力及硬化混凝土强度方面具有积极作用[2-4],由于其母岩来源丰富易得,经济和社会效益明显。

预制叠合楼板是建筑装配化的重要结构构件[5],通过设计交底、模具制作、孔洞预埋、混凝土浇筑、拉毛成型等系列工序制得,能降低材料消耗、提高建筑表观质量。与商品混凝土相比,叠合板要求混凝土和易性良好、30min 内拉毛、24h 吊装强度高等,将石灰石粉应用于叠合楼板混凝土无疑是有意义的尝试,值得研究。

本项目着眼于石粉在叠合板混凝土生产中的应用,对叠合板要求的和易性、拉毛时间以及强度发展等进行考核,以探寻石粉在叠合板混凝土生产中的可行性。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

(1)试验用水泥为海螺 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥,水泥的性能检测结果见表 1。

表1 水泥性能检测结果

(2)不同细度石粉的制备

将石灰石进行冲洗、烘干,保证石灰石表面无泥粉,人工将石灰石进行初步破碎,放入球磨机分别粉磨15min、25min、35min、50min 获得的石粉比表面积分别为 350m2/kg、385m2/kg、423m2/kg、460m2/kg。

(3)骨料采用 0~5mm 的小石和 5~20mm 的大石,压碎值 9.0%。

(4)减水剂采用浙江某厂家早强型高性能聚羧酸减水剂,由早强减水母液按一定比例进行复配,其各项指标符合 GB 8076—2008《混凝土外加剂》中早强型高性能聚羧酸减水剂标准要求。

1.2 试验方法

(1)叠合板混凝土工作性能和凝结时间测试

参照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》,将原材料按照对应配合比进行拌和,测混凝土坍落度后装桶用保鲜膜密封,测试 30min 后的坍落度,之后测试混凝土凝结时间。

(2)混凝土拉毛时间测试

以加水拌和计时 T0,将混凝土装入 (100×100×100)mm3的试模内,用抹刀侧楞在混凝土表面划出4mm 深的沟痕且无浆体回弹 T1,此时的拉毛时间为T1-T0。

(3)混凝土抗压和抗折强度

将拌和后的混凝土入模覆膜室内养护至 24h 拆模,参照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》,测试标准养护下 24h、7d 和 28d 的强度。

2 结果与讨论

2.1 石粉掺量对混凝土工作性能的影响

采用 C30 配合比,石粉细度为 385m2/kg,变量为石粉掺量,C30 配合比见表 2。所得的混凝土工作性能测试结果见表 3。

表2 不同石粉掺量的叠合板混凝土配合比 kg/m3

表3 结果显示,纯水泥混凝土坍落度损失较快,拉毛时间 14min,留给工人布料的时间较短,终凝时间为5.2h。石粉掺量 5% 时,对混凝土影响不大,超过 10%后会对混凝土拉毛时间带来负面影响。

表3 石粉掺量对叠合板混凝土工作性能的影响

石粉掺入后混凝土初始坍落度增加,30min 坍落度保持能力提升,拉毛时间和凝结时间也相应延长,这是因为加入石粉后影响了水泥颗粒分布,使得单位面积水泥颗粒数量减少,同时石粉对水泥浆体具有一定的降粘

作用,混凝土的和易性得到改善,但由于石粉活性较低,对水泥水化造成一定影响,因此使得混凝土凝结硬化时间增加。

2.2 石粉掺量对混凝土强度的影响

根据表 2 配比进行混凝土拌和、成型,覆膜 24h,一组测试 24h 拆模强度、其他组继续进行标准养护,测试混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗压强度,结果见表 4。

表4 石粉掺量对混凝土强度的影响

由表 4 结果可以看出,石粉掺量提高,混凝土 24h拆模抗压强度先增加后降低,在石粉掺量 10% 时的混凝土抗压强度最高,之后逐步下降,当石粉掺量为20% 时,混凝土拆模抗压强度低于纯水泥组 5.6MPa,强度下降明显。混凝土 7d 和 28d 抗压强度和抗折强度随着石粉掺量增加先提高后降低,在石粉掺量 10%时,达到最高。这是因为适量的石粉可以改善粉料颗粒的填充效果,提高混凝土的密实度,同时石粉中的碳酸钙能为水泥水化提供晶核体,有利于水泥水化进行[6],混凝土强度得到持续发展。

2.3 石粉细度对混凝土工作性能影响

石粉细度对叠合板混凝土工作性能影响的试验采用的配合比见表 5。采用表 5 所示的配比,保证混凝土初始坍落度在 (180±10)mm,测试的混凝土工作性能结果见表 6。

表5 石粉细度试验叠合板混凝土配比 kg/m3

表6 石粉细度对叠合板混凝土工作性能的影响

结合表 5、表 6 可知,在保持混凝土初始坍落度前提下,减水剂随着石粉细度变小先降低后增加,这是因为石粉本身具有的颗粒效应能够对自由水起到一定保持作用,石粉降低了混凝土的部分粘度,使得外加剂掺量降低,但石粉过细会对增加对聚羧酸减水剂的包裹。

石粉比表面积增加,混凝土坍损增加,拉毛时间也缩短,凝结硬化加速。当石粉比表面积为 423m2/kg时,混凝土工作性能最佳。

2.4 石粉细度对混凝土强度影响

采用表 5 所示配比进行拌和装模,24h 拆模,后进行标准养护,测试混凝土 24h 抗压强度和 7d、28d 的混凝土抗压和抗折强度,结果见表 7。

从表 7 结果可以看出,混凝土 24h 拆模强度随着石粉比表面积增加先增加后减小,当石粉细度在 423m2/kg时混凝土抗压强度最高,石粉继续变细后混凝土坍落度损失加快,成型后的混凝土内部孔隙增多,对混凝土强度造成负面影响。混凝土 7d、28d 的抗压和抗折强度同样随着石粉比表面积增加先增加后减小,在石粉比表面积为 423m2/kg 时,由于较细的石粉对混凝土起到填充密实作用,优化了混凝土内部孔隙分布,从而有利于混凝土强度增长。

表7 石粉细度对混凝土强度的影响

3 结论

(1)相比纯水泥,石粉加入后混凝土初始坍落度增加,保塑能力提升,拉毛时间和凝结时间延长。

(2)随着石粉掺量提高,混凝土 24h 拆模抗压强度先增加后降低,在石粉掺量 10% 时的混凝土抗压强度最高,混凝土 7d 和 28d 抗压强度和抗折强度同样在石粉掺量 10% 时最高。

(3)石粉细度减小时混凝土减水剂用量先减少后增加,适量细度石粉可以降低混凝土粘度,有利于改善混凝土和易性,同时具有适宜的拉毛时间和凝结时间。

(4)石粉比表面积增加,混凝土 24h 拆模强度先增加后降低,混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗压强度在石粉比表面积为 423m2/kg 时最高,说明一定细度的石粉有利于混凝土强度增长。

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