宁夏治疗白癜风的医院 http://m.39.net/pf/a_4710728.html
混凝土ERP软件免费！
原材料车辆过磅拍照系统车辆盲区监控系统车牌自动识别系统
搅拌楼生产队列LED显示系统罐车回站自定刷卡排队系统
筒仓料位监控系统车辆定位（GPS/北斗）监控系统
周经理
机制砂中的石粉对水泥浆体流动性和干燥收缩的影响
毛永琳1，朱江2，杨勇1，冉千平1
（1.高性能土木工程材料国家重点实验室，江苏苏博特新材料股份有限公司，南京；
2.重庆大学材料科学与工程学院，重庆）
摘要：测试了石粉种类、掺入方式、掺量对水泥浆体流动度和干燥收缩的影响规律。试验结果表明：石粉内掺，水泥浆体流动度随掺量增加，石粉外掺，水泥浆体流动度随掺量线性下降，固体颗粒减水剂匹配量是掺石粉水泥浆体流动度的关键因素；石粉减少了水泥浆体的28d干燥收缩，但石粉外掺的情形下应留意1d干燥收缩的剧增。
关键词：石灰石粉;聚羧酸盐减水剂;水泥浆体;流动度;干燥收缩
20[1]7年我国水泥总产量23亿吨，建设用砂消耗近50亿吨，数量惊人。环保重压下，天然沙沙贵如金，机制砂渐成建设用砂的主流[1]。
机制砂中粒径小于75um的颗粒统称为石粉，石粉含量高、品质差别大，影响混凝土性能。RolandsCepuritis[2-3]研究发现，细度、比表面积是石粉的两个重要参数，对混凝土流变影响最大。潘菲等[4]的研究发现，0~45um的粒径区间是体现石粉性能最关键的部分，该部分颗粒存在最佳掺量，过多的细粉使机制砂混凝土流动性显著降低，过少则易离析、泌水。马昆林等[5]的研究发现，增石灰石粉提高了水泥浆体的塑性粘度，减少离析与泌水，同时也提高了剪切增稠的临界剪切速率，水泥浆体稳定性提高、可泵性改善。蒋正武等[6]的研究发现，石灰石粉使混凝土粘度增加，泵送压力提高，石粉含量17%时，泵送压力较不含石粉时提高%。赵井辉等[7]研究发现，花岗岩石粉填充水泥石孔隙，内掺20%混凝土无害孔最多、有害孔最少。尹武晓等[8]研究发现，孔隙填充作用使小孔增多，使水泥浆体干燥收缩增加。李新宇等[9]研究发现，富含云母(49%)的片麻岩石粉使混凝土用水量增加9kg.m-3，长期(d)干燥收缩增加，抗冲磨性显著下降。Bentz[10]研究发现，粒径小于1.6um的石灰石粉溶出的Ca2+、CO32-与C3A反应生产单碳铝酸盐，减少Aft向AFm的转化，提高混凝土的体积稳定性。
相关文献论及了石粉对混凝土流变性能、收缩性能的影响，但不够深入，部分观点相互矛盾。本文以水泥净浆作为研究对象，考察石粉对水泥浆体流动性的影响规律，揭示石粉影响流动性的作用机理，提出流动性优化的解决方案；监测掺石粉后水泥浆体的干燥收缩变化，分析掺石粉水泥浆体干燥收缩的本质。
1实验
1.1原材料
水泥为海螺牌PO42.5普通硅酸盐水泥，表观密度3.09g.cm-3，比表面积m2.kg-1，标准稠度用水量26.6%，化学成分见表1。
聚羧酸盐减水剂选用江苏苏博特新材料股份有限公司生产的工业产品，含固量20%，按GB-《混凝土外加剂》检测，混凝土减水率为30.7%。
1.2实验方法
水泥浆体流动度的测试：在水泥净浆搅拌机中按表3中配合比加入相应材料，开启搅拌机慢速(r.min-1)搅拌s，静止15s，快速(r.min-1)搅拌s，拌合结束；将水泥浆体一次性倒入截锥圆模内，提起截锥圆模，测试水泥浆体在玻璃平板自由流淌的最大直径。将水泥浆体置于润湿无明水的玻璃烧杯中，加盖密封，在搅拌完成后30min、60min、90min、min再次测试流动度。截锥圆模上口直径5.0cm，下口直径7.5cm，高6.0cm。
吸附量的测试：首先将聚羧酸盐减水剂用去离子水稀释至0.2%浓度的水溶液ml，称取g。称取g待测粉体加入到上述溶液中，即刻搅拌、计时，在搅拌5min、10min、15min、30min和60min五个时间点分别取出约25ml混合液于离心管中，离心机以00r.min-1转速工作两分钟，取上层清液1.0g，再滴加2mol.l-1的盐酸1.0g，最后补加去离子水至20g。采用德国耶拿公司的总有机碳分析仪MultiN/C3测试溶液中有机碳含量，计算出有机物在固体颗粒上的吸附量。
水泥浆干燥收缩的测试：首先取水泥干缩试模(尺寸：25.4×25.4×mm)开口面朝上置于操作台，检查、清理内侧探头预埋孔，内壁薄涂油性涂膜剂，之后将铜质测头插入两测预埋孔。将拌和好的水泥浆体一次性倒入水泥干缩试模内，浆体注入量与试模顶面平即可，静置两小时后表面覆一层保鲜膜。24±0.5h拆模，如强度低或未凝结，延长拆模时间6h。试块移入环境条件为(温度：20±3℃、湿度：65±5%)的养护室，2h后测试初长，并在设定的龄期（1d、3d、7d、14d、28d）测试试件长度，将不同龄期测试值与初长相减得出试件在特定龄期的变形量，将变形量除以mm，得到水泥浆该龄期的干燥收缩变形率。
2．结果与讨论
2.1石粉对水泥净浆流动性的影响
机制砂中石粉含量3~25%，远高于天然砂，是与天然砂主要区别之一。石粉作为砂的一部分进入混凝土体系，由于石粉颗粒尺寸与水泥相近，造成混凝土中粉体数量增加，水粉比变小，此时石粉相对水泥可视为外掺。也有学者[11-15]将石粉作为矿物掺和料替换水泥、粉煤灰应用，此时水粉比近似相同，石粉可视为内掺。
石粉代替水泥内掺掺量与水泥浆体流动度的相关性见图2，石粉外掺掺量与水泥浆体流动度的相关性见图3。内掺时，掺石粉的水泥浆体流动度略有增加，外掺时，掺石粉的水泥浆体流动度显著降低。水泥浆体流动度随石粉掺量单调变化，未出现“最佳掺量”现象。石粉对水泥浆体初始流动性影响较大，但水泥浆体流动性经时变化历程仅有微弱影响。同条件下，掺凝灰岩石粉的水泥浆体流动度均优于掺石灰石粉的。
RolandsCepuritis[2-3]指出石粉的细度、比表面积是改变水泥浆体流动性的关键。石灰岩、凝灰岩和水泥三者中，石灰岩比表面积最大，水泥比表面积最小，两种石粉等质量替换水泥后理应掺石灰岩的水泥流动性最差，纯水泥流动性最大，而图2的结果恰恰相反，掺凝灰岩组流动性最大，掺石灰石组与略优于纯水泥组，两者相差不大。细小颗粒的填充效应，能够降低水泥堆积空隙率，释放部分自由水从而实现水泥浆体流动性提高[4,7,11-12]。该理论多次用来解释超细碳酸钙粉末在高强混凝土中的降粘、辅助减水作用，而本研究所用石粉细度远未达到文献[11-12]中所示颗粒尺寸，可见上述理论不能完全准确地解释机制砂生产过程中产生的“粗”石粉对水泥浆体流动性的影响规律。
减水剂、拌合水是决定水泥浆体能否流动、流动快慢、扩展大小的最关键因素，在石粉掺入水泥浆体后，固相体系由水泥变为水泥和石粉，水泥-水界面增加了石粉-水界面，原本在水泥颗粒表面起吸附分散作用的减水剂将部分转移至石粉水界面。减水剂在不同粉体颗粒表面的吸附量见图4。在pH=7.0的去离子溶液中，凝灰岩石粉吸附减水剂的量比水泥少，而石灰石粉的吸附减水剂的量略高于水泥。
本研究所用的凝灰岩在内掺替换水泥后，吸附外加剂的能力远不及被其替换掉的水泥，使多余的减水剂可以进一步分散其他水泥颗粒，实现内掺掺量越高，水泥浆体流动都越大。而石灰石粉内掺替换水泥后，流动性略有增加。图4显示，石灰石粉在中性溶液中，吸附减水剂的量略高于水泥，而M.TAGAVIFAR[16]指出当溶液pH值≥10时，阴离子表面活性剂在石灰石粉表面的静电吸附行为削弱，氢键吸附行为增强，表面活性剂的吸附总量下降。水泥浆液pH值≥12.5，石灰石粉含有微量粘土（见图1），聚羧酸减水剂侧链与粘土以氢键连接，分散效能降低，故本研究中掺石灰石粉的水泥浆体流动性普遍弱于凝灰岩石粉。
外掺石粉方案中，固体表面积激增，液固比下降，不仅减水剂子在水泥颗粒上的匹配降低，而且拌合水在水泥颗粒上的匹配量也降低，就不难理解石粉外掺造成水泥浆体流动度随石粉量增加而显著降低这一事实。
基于以上思路，笔者认为减水剂匹配量是影响掺石粉水泥浆体流动性的又一关键因素。达到与不掺石粉相同流动度，采用补加外加剂的方法可以实现掺石粉水泥浆体流动性的恢复。需补加减水剂量与外掺石粉掺量相关性见图5。石粉掺量与补加减水剂的量呈正线性相关，也从侧面证明减水剂配批量/拌合水匹配量理论的科学性。
2.2石粉对水泥浆干燥收缩的影响
石粉是否使混凝土干燥收缩增加，学界观点[8-10,15-21]并不统一，究其原因既有概念混淆以致石粉、泥粉不加区分造成的误读，也有测量精度误差过大造成的误解。不同配比的水泥浆体干燥收缩测试值见图6。
水泥浆体干燥收缩遵从先快后慢、持续增加的规律，石粉掺入后水泥浆体的干燥收缩呈降低的趋势，掺量越高减缩越显著，内掺等质量的石粉较外掺减缩效果更好，其中内掺20%石粉，28d干燥收缩降低18%，而外掺33%石粉时，28d干燥收缩降低近12%。石粉内掺方式和石粉外掺依靠提高拌合用水量控制流动性两种工艺确保了干燥收缩随掺量变化规律从早龄期至28d的一致性，而石粉外掺不加调控以及添加减水剂调控两种工艺则不同，呈现石粉掺量越高1d干燥收缩越大，1d的干燥收缩绝对值最高达*10-6。
石粉在水泥浆体内呈惰性态，几乎不参与水泥水化反应，相比于水泥水化过程其产物固相体积较总反应物减少而带来的化学收缩，石粉是稳定的；石粉表面光滑、密实，相比于水泥水泥石内部的毛细孔、凝胶孔失水而产生的自收缩、干燥收缩，石粉是稳定的；石粉颗粒弹性模量高，在水泥浆体内部可起到集料作用，部分抵抗、限制水泥收缩；所以在水泥、水、石粉三元体系内，石粉是相对最稳定的粉体，由其内掺替换水泥，外掺稀释水泥比例，成功的把单位体积内水泥用量降低，使水泥浆体干燥收缩变小。
3结论
通过对掺机制砂中石粉的水泥浆体流动性和干燥收缩的研究，得出如下结论：
①石粉掺加方式对水泥浆体流动性影响大，石粉内掺时水泥浆体流动性随石粉掺量增加而增加；石粉外掺水泥浆体流动性直线下降。石粉不影响水泥浆体流动性保持特性。
②减水剂匹配量/拌合水匹配量是决定掺石粉水泥浆体流动性的关键因素，通过补加减水剂、拌合水的让外掺石粉水泥浆体恢复流动性，且补加量随石粉掺量呈线性提高。
③水泥浆体28d干燥收缩随石粉掺量增加而降低，石粉内掺较外掺减缩效果更佳，内掺20%石粉，28d干燥收缩降低18%；外掺石粉的水泥浆体1d干燥收缩随掺量提高而增大，最高测得1d干燥收缩率为×10-6，应预防早期开裂。
参考文献：
[1]陈家珑.我国机制砂石行业的现状与展望[J].混凝土世界,,20(2):62~64.
[2]ROLANDSCEPURITIS,STEFANJACOBSEN,BARDPEDERSEN,etal.Crushedsandinconcrete-Effectofparticleshapeindifferentfractionsandfillerpropertiesonrheology[J].CementandConcreteComposites,,71:26~41.
[3]ROLANDSCEPURITIS,STEFANJACOBSEN,SVERRESMEPLASS,etal.Influenceofcrushedaggregatefineswithmicro-proportionedparticlesizedistributionsonrheologyofcementpaste[J].CementandConcreteComposites,,80:64~79.
[4]潘菲,姜观荣.石粉粒径对机制砂混凝土性能的影响[J].粉煤灰综合利用,(2):29~31.
[5]马昆林,龙广成,谢友均,等.水泥–粉煤灰–石灰石粉浆体塑性黏度的影响因素[J].硅酸盐学报,,41(11):~.
[6]蒋正武,陶志龙,任强.机制砂自密实混凝土泵送压力规律研究[J].建筑材料学报,,20(1):18~22.
[7]赵井辉,刘福胜,韦梅,等.花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响[J].水利水运工程学报,(2):39~45.
[8]尹武晓,蒋林华,陈敏,等.凝灰岩石粉和VF防裂剂对水泥基材料收缩性能的影响[J].混凝土,,(1):91~93.
[9]李新宇,谢国帅,任金明.人工砂高云母石粉对抗冲磨混凝土性能影响研究[J].水力发电,,42(2):~.
[10]DALEP.BENTZ,AHMADARDANI,TIMBARRETT,etal.Multi-scaleinvestigationoftheperformanceoflimestoneinconcrete[J].ConstructionandBuildingMaterials,,75:1~10.
[11]徐文,郭飞,田倩.不同超塑化剂掺量下石灰石粉水泥净浆流变性能[J].建筑材料学报,(02):~.
[12]CORINALDESIV,MORICONIG.Theroleofindustrialby-productsinself-
