混凝土用CS-1型复合掺合料研究.pdf

第 2 7卷第 1 1 期 V0 1 2 7 No 1 l 建筑施工 B UI L D I N G C 0 NS T R U C T 1 0 N 混凝土用 C S 一 1 型复合掺合料研究 S t u d y o n Co n c r e t e M i x e d wi t h Co mpo s i t e M i n e r a l Ad m i x t u r e o f CS- 1 T y p e 口 金桂 忠 ( 上 海 市 建 筑 构 件 制品 有限 公司 2 0 0 2 3 1 ) 【 摘 要】 混凝土配比中， 采用工业废料高钙粉煤灰替代水泥用量，由于其不特定性而掺量受到限制 ( 一般小于2 0 ) ，为 了充分利用高钙粉煤灰的潜在活性，提高掺用量，减少水泥用量，减小水化热或推迟水化热峰值出现的时间，减少混凝土裂 缝，采用高钙粉煤灰中掺加辅助添加剂的C S - I 复合掺合料，通过不同掺合量配比的试验，结果表明C S - I 复合掺合料替代水 泥可提高到 3 0 一4 0 其混凝土强度 ( 尤其是后期强度 ) 、膨胀收缩情况、坍落度经时损失等指标效果较佳。 【 关键词】 C S 一 1 型复合掺合料 活性 混凝土 试验 强度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ， 文献识别码 A 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 0 5 ) 1 1 - 0 0 6 1 0 3 O 前言 近年来 ，我国经济飞速发展 ，能源需求矛盾突 出， 日益增大的高钙粉煤灰排放所造成的环境污染、资金消 耗和资源浪费一直困扰着各有关方面。 目前 ，开发的 C S - 1型复合掺合料就是 以高钙粉煤灰为基材 ( 总量在 7 O N 8 0 ) ，通 过 掺 入 复合 添 加 剂( 总 量 在 2 O N 3 0 ) ，配合适当磨合的方法 ，初步解决 了由于 f - C a 0 等因素造成的体积稳定性 问题。为其大掺量应用以及高 性能混凝土的开发和混凝土材料成本的控制创造了一个 充分的有利条件。同时 ， 混凝土技术的发展也有利于该 类复合掺合料的广泛应用。特别是近来， 许多有远见的 专家、学者提 出了绿色混凝土的概念 ，即 2 1世纪混 凝土必须走高性能、环保型、可持续性道路 。当前大体 积和超高泵送混凝土日益增多，这就需要对混凝土进行 改性 ，除强度、粘聚性、可泵性等要求外 ，还需尽可能 的降低水泥用量，减小水化热或推迟水化热峰值的出现 时间，以解决或减少混凝土裂缝 ，提高 混凝土 的耐久 性。同时，工程界对混凝土硬化后的一系列力学性能的 要求也越来越高 ，这就为优质、多样化的掺合料应用提 供了有利的使用环境。 1 C S - 1 型复合掺合料性能 1 1 化学物理性能 C S - 1型复合掺 合料是 以高钙粉煤灰为基础材料 ， 【 作者简介】 金桂忠( 1 9 6 3 一 ) ， 男， 大专， 工程师， 公司第二构件厂 主任 工程 师 。联 系地 址 ：龙 吴路 2 4 0 0号 ( 2 0 0 2 3 1 ) ， 电话 ( 0 2 1 ) 5 4 8 2 4 5 6 8 转 8 2 6 。 【 收稿 日期 】 2 0 0 5 1 0 0 9 依据母料 中 f - C a 0 含量的高低掺加不同量的辅助复合添 加剂。如 f C a 0小于 6 ，则以辅助复合添加剂 2 O 名与 8 O 该 高钙粉 煤 灰共 同粉 磨到 O 0 8 0 ll l Il l 的细 度小 于 2：f - C a 0 大于 6 ，则以辅助复合添 加剂 3 0与 7 O 该高钙 粉煤灰 进行混合 ，共 同粉也 磨到 O 0 8 0 ll l Il l 的细度小于 2 ( 表 1 、2) 。 表 I O S - 1 型复合掺合料主要化学组成( ) 内 容 C a O S i O 2 A I 2 0 3 F e 2 0 3 M g O S 0 3 f C a O K 20 N a 2 O 烧失j C S - 1 2 0 3 0 1 0 4 5 1 2 2 5 8 1 2 2 5 1 5 5 0 1 5 6 0 仉 5 一 仉 7 1 1 5 ( 5 高 钙灰 1 5 5 3 4 4 7 1 0 2 5 8 1 2 3 5 1 5 8 0 3 2 2 1 1 0 表 2 O S - 1 型复合掺合料物理特征 在 C S - I型复合掺合料中比表面积 比原状高钙 粉煤 灰细 ，而需水量L L IJ 相对较 大，但依然体现了高钙 粉煤 灰应有的减水特征：在化学组份上，f C a 0 、M g 0 、S O 3 含 量有所下降 ，一定程度上起到了减少膨胀 的作用。其他 组份基本与原状高钙粉煤灰出入不大，保持了高钙粉煤 灰具有的基本特征。同时 ，在对 C S 一 1型复合掺合料进 行的 X一射线衍射分析表 明其主要结晶为石英 、莫来石 和 C a 0 ，估测到其玻璃体含量约为 8 7 名。 1 2 C S 一 1 型复合掺合料胶砂强度试验 在进行胶砂强度试验时，对 C S 一 1型复合掺合料灰 样各不同掺量进行 了安定性试验 ，均为合格。 在 C S 一 1型复合掺合料胶砂强度试验结果 中，可以 看 出：如以掺入 2 O 为界 限，在小于、等于 2 O 的掺 量试验中，强度试验指标值的变化不十分明显。特别是 一 维普资讯 http:/ 第 1 1 期 金桂忠： 混凝土用 C S 一 1型复合掺合料研究 2 8 d 强度指标值 ，不存在下降的现 象。但 在掺入 量大 于、等于 3 O 名时，则随着掺入量 的增加 ，2 8 d以前的 强度指标值有放大下降的趋势 ，但 2 8 d后的强度指标 值没有随掺量放大而下降的现象，且后期增长巨大，二 次水化明显。 2 混凝土试验 2 1 试验 1 2 1 1 原材料及配比 水泥采用 4 2 5 普通硅酸盐水泥 ，质量符合 G B 1 7 5 标 准。砂采用河砂 ，细度模数为 2 8 3 ，质量符合 J G J 5 3 标 准。石子选 用卵石 ，最大粒径为 2 0 m m ，质量符合 J G J 5 3 标准。外加剂为 C 6 2 2 0 ，质量符合 J C 4 7 3标准。其 两种 掺量的胶砂强度合格 ，试验 用混凝土配合比见表 3 。 表 3 试验用混凝土配合 比 ( k g m 。 ) 内容 水泥 砂 石 C 6 2 2 0 水 C S - 1 基准 3 4 0 7 7 8 1 0 7 5 1 3 9 1 8 7 3 0 2 3 8 7 7 8 1 0 7 5 1 | 3 9 1 8 4 1 0 2 5 0 1 7 0 7 7 8 1 0 75 1 3 9 1 9 7 1 7 0 2 1 2 试验结果 拌和物的坍落度均在 1 7 5 - 1 8 0 m m之间，粘聚性良 好。在 6 0 m i n 和 1 2 0 m i n 的混凝土坍落度经时损失上 ， 掺入 C S - 1型复合掺 合料的损失值 明显小于基准 ，且随 着掺入量的增加 ，能较大程度减 少坍落度经时损失值 。 同时，对试验混凝土进行 了混凝土抗压 、抗拉及 膨胀、 收缩检测。 从强度情况看 ，掺入 C S - 1型复合掺合料后 ，早期 和 2 8 d 强度都有下 降现象 ，但后 期强 度趋 同，且随龄 期增长的幅度要大于基准的发展。 从膨胀率 比来看 ，掺入 C S - 1型复合掺合料后 ，膨 胀率明显增大 ，峰值龄期在 9 0 d 左右。一般膨胀水泥 1 d膨胀率为 0 0 0 3 ，2 8 d 膨胀率为 0 0 1 0 。无收缩快硬水 泥 2 8 d 膨胀率不小于 0 0 0 3 0 。试验结果表明，其介于 两者之间，具有轻微膨胀效果。 2 2 试验 2 2 1 1 原材料选用情况 水 泥 采 用 4 2 5普 通 硅 酸 盐 水 泥 ，其 质 量 符 合 G B 1 7 5 标准。其细度为 4 4 ，初凝 时间和终凝时 间分别 为 1 4 0 m i n 和 2 0 2 m i n ，安定性试验采用雷氏法为合格 ， 标准 稠度为 2 5 8 ，抗折 3 d和 2 8 d 分 别为 5 7 M P a 和 8 0 M P a ，抗压 3 d 和 2 8 d分别为 2 3 6 M P a 和 4 9 4 M P a 。 同时 ，对 C S 一 1型复合掺合料进行 了检测，其结果合格。 砂石质量符合 J G J 5 2 、5 3标准。外加剂采 用 S Q - 1 ( 木 钙型 ) 和 S Q - 2 ( 萘系 ) ，其质量符合 J C 4 7 3 标准。 一 2 1 2 C S - 1 型复合掺合料的特性研究 为便于掌握 C S - 1型复合掺合料的特性，试验 2在 3 0 和 5 0 之间增加了 3 5 、4 0 掺入量档次。因为 材料的应 用有一个最佳的极限界 ，过少的用量就不一定 能 发挥其特性优势 ，而过 多用量可能会放大材料劣性。 C S - 1型复合掺合料也同样如此。 因此有必要在不同掺 量上发现 C S 一 1型 复合掺合料 的特性 。依据表 1 O C S 一 1 型复合掺合料胶砂试验结果 ，在复合胶凝材料总量不变 的前提下 ，调配水泥和 C S - 1型复合掺合料的 比率，并 分别 同木钙型 S Q - 1和萘 系 S 0 2的化学外加剂配 制 ， 设计 出 1 0个不同掺量的混凝土配合 比作为研究对象。 其配合比见表 4 。 表 4 混凝土试验 2配 比 序号 掺量 水 水泥 砂 石 C S - 1 外加剂s Q - 2 外加剂s Q - 1 水泥 用量 k l A 0 0 3 3 1 0 0 1 2 3 1 8 4 0 0 0 0 0 20 5 50 B 3 0 0 4 7 1 0 0 1 7 5 2 5 3 0 4 3 0 0 2 9 3 8 5 C 3 5 0 5 1 1 0 0 1 8 9 2 8 4 0 5 4 0 0 3 1 3 5 7 D 40 0 5 5 1 0 0 2 0 4 3 0 7 0 6 7 0 0 3 4 33 0 E 5O O 6 6 1 O 0 2 4 5 3 6 9 1 O O 0 0 40 2 7 5 F 0 0 47 1 0 0 1 1 7 1 7 6 0 0 0 0 0 0 6 5 5 0 G 3 0 0 6 8 1 0 0 1 6 7 2 5 1 0 4 3 0 0 0 6 3 8 5 H 3 5 0 7 3 1 0 0 1 8 0 2 7 1 0 5 4 0 0 0 9 3 5 7 I 40 0 7 9 1 0 0 1 9 5 2 9 3 0 6 7 0 0 1 0 3 3 0 J 5 0 0 9 5 1 0 0 2 3 4 3 5 2 1 0 0 0 0 1 2 2 7 5 2 i 3试验 结果 在试验 2中 ，对掺入 C S 一 1型复合掺合料的混凝土 多项性 能进行了检测 ，以便对掺入 C S 一 1型复合掺合料 的混凝土和基准混凝土的各项技术指标进行对比，从而 发现掺入 C S 一 1型复合掺合料的混凝土的技术特征。 依据试验结果来看 ，其新拌混凝土坍落度受外加剂 品种影 响很大 ，使 用了萘 系 S Q - 2后 ，初始坍 落度随 C S 一 1型复合掺合料掺量的增加而减小 ，而木钙型 S 0 1 却不受其掺量的影响，波动很小。混凝土强度与基准相 比较情况和试验 1基本相同，从数据上来看与基准混凝 土相 比抗压强度 ：早期普遍 在 6 0 ； j； 1 0 0 ； j； 之间 ，极 限 低点在 3 9 ，2 8 d普遍在 7 5 1 0 3 之间 ，极限低点 在 5 3 。抗折强度 ：2 8 d普遍在 7 0 儿 9 ； j； 之 间，极 限低点在 5 4 ； j； 。轴压强度 ：2 8 d 普遍在 8 0 1 0 1 之 间，极限低点在 5 2 。而弹性模量和劈拉相对来讲，波 动较小。而所有极 限低点都出现 C S - I型 复合掺合料掺 量在 5 0 时。掺入