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摘要：文中就礦物摻合料對(duì)于輕質(zhì)高強(qiáng)度混凝土性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，為輕質(zhì)高強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度及耐久性設(shè)計(jì)提供有效的理論支撐。

關(guān)鍵詞：礦物摻合料；輕質(zhì)高強(qiáng)度；混凝土性能；影響分析；試驗(yàn)探究

0引言

輕質(zhì)高強(qiáng)度混凝土是當(dāng)前混凝土最主要的應(yīng)用形式，憑借造價(jià)低、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各種工程中，逐漸取代了輕集料混凝土［1］。研究發(fā)現(xiàn)，礦物摻合料的添加能夠進(jìn)一步增強(qiáng)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的性能，滿足某些特定工程建筑的需求。礦物摻合料如粉煤灰、礦渣等多為工業(yè)廢料，因而該輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土在一定程度上滿足了綠色環(huán)保的要求。本文主要探究了礦物摻合料對(duì)于輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響，從而為后續(xù)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1礦物摻合料在輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土中應(yīng)用的意義

目前有關(guān)礦物摻合料的研究越來(lái)越多，結(jié)果顯示：粉煤灰摻量較大時(shí)有利于提升混凝土的流動(dòng)性，但會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降；微硅粉的摻入?yún)s能夠顯著提高混凝土的整體強(qiáng)度，但會(huì)在一定程度上影響到混凝土拌和物的流動(dòng)性能。由此可知，不同類(lèi)別的礦物摻合料對(duì)于輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響也是不同的［2］。除了摻入類(lèi)別以及摻入量之外，礦物摻合物的不同齡期也會(huì)對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能產(chǎn)生影響。例如，微硅粉在前7d對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響，在28d之后，微硅粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響微乎其微。輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土是為滿足新型高層建筑的發(fā)展需要而產(chǎn)生的，其具備諸多方面的優(yōu)良性能，如：強(qiáng)度高、抗拉能力強(qiáng)、保溫隔熱性能好等，在輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土中摻入礦物摻合料有著良好的效果，在有效利用工業(yè)廢料如：粉煤灰、微硅粉等基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢料再利用，也極大地增強(qiáng)了輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的整體性能。礦物摻合料應(yīng)用于輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土中有著十分重要的意義，主要體現(xiàn)在減少環(huán)境污染以及提高材料性能方面［3-4］。

2輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土中摻入各種礦物摻合料試驗(yàn)分析

本試驗(yàn)選取的礦物摻合料主要有微硅粉、礦渣以及粉煤灰，分別探究摻入單種礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響，同時(shí)也探究了摻入多種礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響。原材料的選擇包括：水泥、微硅粉、粉煤灰、礦渣，其中水泥是上海水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，等級(jí)為42.5級(jí)，其28d的抗壓強(qiáng)度為57.8MPa；粉煤灰選自發(fā)電廠中的Ⅱ級(jí)灰，礦渣是由湖南某水泥廠生產(chǎn)，粉煤灰以及礦渣的選取都是較為隨意的，普通的發(fā)電廠及水泥廠所生產(chǎn)一般質(zhì)量水泥便符合本次試驗(yàn)的基本要求。微硅粉是由Elkem所提供的，其中SiO2含量達(dá)到了92.4％，顆粒的直徑則約為0.01~0.1μm。所選取的礦物摻合料（微硅粉、礦渣及粉煤灰）的組成也有著很大的差異，包括SiO2、Al2O3、CaO等。在輕集料的選擇方面，主要是來(lái)自于市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的陶粒，其顆粒密度有著較為嚴(yán)格的要求，干燥密度為1.46g/m3，體積密度則為(700±25)kg/m3。此外，對(duì)于各種混凝土拌和物配比要求比較高的，以便更好地進(jìn)行后續(xù)混凝土力學(xué)性能的有關(guān)分析。表1為混凝土拌和物配比的相關(guān)要求。表中僅給出了部分混凝土拌和物的配合比，主要是單一加入粉煤灰的情況下，不同水泥及粉煤灰配比。有關(guān)礦渣以及微硅粉的單一礦物摻合料的摻入也是如此，即對(duì)應(yīng)水泥加入量均為477kg/m3、424kg/m3、371kg/m3、318kg/m3，礦物摻合料的比例則對(duì)應(yīng)為10％、20％、30％、40％。在測(cè)試摻入礦物摻合料輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土試樣性能之前，需將陶粒于水中進(jìn)行浸泡，并在后續(xù)完成稱量工作。在試樣成型前按照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)混凝土拌和物的相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)試。本次試驗(yàn)測(cè)試中試樣為150mm×150mm×150mm的立方體。依據(jù)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試。按照上述的分析進(jìn)行混凝土拌和物各方面性能的測(cè)定，對(duì)最終試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)歸納和分析。

3礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響試驗(yàn)探究結(jié)果及討論分析

按照上述內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試分析，試驗(yàn)結(jié)果主要分為兩部分，其一為單摻礦物摻合料時(shí)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能變化，其二則為復(fù)合摻加礦物摻合料時(shí)對(duì)于輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響結(jié)果。

3.1單摻礦物摻合料試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1.1單摻粉煤灰對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響。表2為粉煤灰摻量對(duì)混凝土流動(dòng)性能影響結(jié)果。由此可知，隨著粉煤灰摻量的增加，輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的坍落度及擴(kuò)展度均不斷增大。但粉煤灰的摻入使得混凝土拌合物保水性能變差，當(dāng)粉煤灰的摻雜量超過(guò)30％時(shí)，對(duì)應(yīng)的輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土保水性極差，且集料的勻質(zhì)性較差。當(dāng)出機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土流動(dòng)性損失也會(huì)隨著粉煤灰摻量不同而出現(xiàn)較大的差異，例如摻量在20％~40％時(shí)，坍落度的損失程度分別達(dá)到最小值以及最大值。粉煤灰摻量對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的影響，主要分為7d和28d的強(qiáng)度影響。經(jīng)分析可知，粉煤灰的摻入在一定程度上降低了輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的早期強(qiáng)度，即7d時(shí)混凝土的強(qiáng)度，且隨著粉煤灰摻量的增加，強(qiáng)度降低愈發(fā)明顯。在后期，粉煤灰摻量為20％時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，之后便會(huì)隨著摻量的增加而有所降低。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要是粉煤灰在常溫下反應(yīng)緩慢，導(dǎo)致其摻入時(shí)混凝土的早期強(qiáng)度較低。通過(guò)對(duì)其流變性能以及強(qiáng)度的影響進(jìn)行分析可知，單一摻雜粉煤灰是不可取的。3.1.2單摻礦渣或微硅粉對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土性能的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，單一摻加礦渣時(shí)，隨著摻量的增大，其流動(dòng)度以及擴(kuò)展度都在明顯增大，由此也說(shuō)明其流變性能得到了較好的改善。相較于單一摻加粉煤灰，單摻礦渣的混凝土流動(dòng)性更小［5］。此外，摻加礦渣也有助于增加輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土拌和物的黏性，且泌水現(xiàn)象并不明顯。再結(jié)合其早期晚期強(qiáng)度影響可知，單摻礦渣時(shí)強(qiáng)度的提升較粉煤灰更高，因而單摻礦渣可以進(jìn)行大流動(dòng)性高性能混凝土的制備。而單摻微硅粉時(shí)雖然有助于改善混凝土強(qiáng)度，但擴(kuò)展度以及坍落度都無(wú)法達(dá)到要求，因而單摻微硅粉無(wú)法進(jìn)行大流動(dòng)性輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的制備。

3.2復(fù)合摻加礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的影響分析

復(fù)合摻加礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土拌和物流變性能的影響如表3所示。經(jīng)分析可知，復(fù)合摻加粉煤灰以及微硅粉時(shí)，混凝土流動(dòng)性并未大幅度下降，且能有效抑制摻加粉煤灰時(shí)所造成的輕集料上浮現(xiàn)象［6］。當(dāng)粉煤灰和礦渣、微硅粉和礦渣或是三種都摻加時(shí)，混凝土流動(dòng)性都比較好，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)泌水及輕集料上浮現(xiàn)象。復(fù)合摻加礦渣與粉煤灰時(shí)混凝土的擴(kuò)展度及坍落度效果最佳。在強(qiáng)度的改善方面，單摻加微硅粉且占比為15％時(shí)效果最佳，粉煤灰與微硅粉復(fù)合摻加時(shí)效果最差。

4結(jié)論

綜上所述，摻加礦物摻合料能在一定程度上提高輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的性能，單一摻加不如復(fù)合摻加效果好。要想配制出強(qiáng)度高且流動(dòng)性好的輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土，最好的復(fù)合摻加方法為礦渣與粉煤灰復(fù)合摻入，此外，將粉煤灰、微硅粉以及礦渣三者進(jìn)行復(fù)合摻入效果也比較好。

作者:李國(guó)玉 單位:湖北長(zhǎng)峰建筑材料有限公司