矿物掺合料增强陶粒混凝土力学性能的研究

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1、第37卷第3期人民黄河Vo1．37．No．32015年3月YELL0WRIVERMal"．，2015【工程建设管理】矿物掺合料增强陶粒混凝土力学性能的研究李瑞'，王德志，，孟云芳，，。(1．宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川750021；2．宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏银川750021；3．旱区现代农业水资源高效利用工程研究中心，宁夏银川750021)摘要：针对粉煤灰陶粒轻骨料混凝土水泥用量偏大、强度偏低的问题，将粉煤灰、矿渣粉、纳米二氧化硅三种工业废弃物作为矿物掺合料应用在粉煤灰陶粒混凝土的配

2、制中，重点研究了矿物掺合料的种类及掺量对混凝土强度的影响。试验结果表明：单掺纳米二氧化硅、单掺矿渣粉、单掺粉煤灰对应的粉煤灰陶粒混凝土28d抗压强度和抗折强度排序由大到小，其中单掺纳米二氧化硅(5％)效果最为显著；复掺粉煤灰(10％)、矿渣粉(15％)和纳米二氧化硅(8％)对水泥浆强度发展有良好的超叠加效应。在此基础上利用扫描电镜对混凝土试样进行微观分析，找到了矿物掺合料影响粉煤灰陶粒混凝土强度的微观原因。关键词：粉煤灰；矿渣粉；纳米二氧化硅；抗压强度；抗折强度；粉煤灰陶粒混凝土中图分类号：TU528．04l文献标

3、志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．03．035粉煤灰陶粒混凝土具有骨料环保、轻质高强、抗震泥量为1．9％，松散堆积密度为1664kg／m。。减水剂性好、导热系数低等优点，被认为是21世纪最有发展为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。拌和水和养护水前景的功能材料之一J，但是单方水泥用量较大、强均采用饮用自来水。度较低限制了其在商品混凝土中的应用，随着混凝土表1粉煤灰陶粒主要物理性能技术的进步，矿物辅助胶凝材料逐渐成为混凝土的重要组分，可以赋予混凝土不同的优异性能j。目前，粉煤灰、

4、矿渣粉、纳米二氧化硅已被广泛应用于传统混凝土的生产中，国内外工程技术人员已对此做了大量1．2试验方法研究工作并取得了许多成果。但矿物掺合料应用在轻(1)试件制作与养护。粉煤灰陶粒混凝土按照《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51o02)进行拌制；骨料混凝土中的研究还比较少，因此利用宏观和微观陶粒经1h预湿处理，试件在24h成型后脱模，湿养护手段系统研究矿物掺合料对粉煤灰陶粒轻骨料混凝土28d。力学性能的影响就显得十分必要。(2)试件抗压强度试验。试件尺寸为100mm×1原材料及试验方法100mm×100mm的立方体，抗

5、压强度采用2000kN压力试验机进行测定，实测值的折减系数为0．95。1．1原材料(3)试件抗折强度试验。试件尺寸为100mmX水泥采用宁夏赛马水泥公司生产的P．O．42．5R100mm×400mm的棱柱体，抗折强度采用SYE一300早强硅酸盐水泥，水泥的各性能指标符合《通用硅酸型抗折压力试验机进行测定，实测值的折减系数盐水泥》(GB175-2007)标准。粉煤灰来源于宁夏西为0．85。夏热电厂的I级粉煤灰，符合国家标准GB／T1596-1．3试验配合比2005要求。矿渣粉为宁夏融通实业有限公司生产的粉煤灰陶粒混凝

6、土配合比见表2，水胶比均为0．3。$95矿粉，指标符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉收稿日期：2014—08—12矿渣粉》(GB／T18046—2008)的要求。纳米二氧化硅基金项目：国家自然科学基金资助项目(51368049)；宁夏大采用甘肃三远硅材料有限责任公司的产品(SiO含量学科学研究基金资助项目(ZR1320)。作者简介：李瑞(1977一)，男，宁夏吴忠人，副教授，博士研究为90％)。轻骨料为内蒙古粉煤灰陶粒，性能指标见生，研究方向为寒冷灌区新型混凝土建筑材料。表1。机制砂为宁夏青铜峡中砂，细度模数为2．

7、7，含E—mail：2635026920@qq．corn·】32．人民黄河2015年第3期表2试验配合比及结果(4)复掺矿物掺合料对抗压和抗折强度的影响。在保持水灰比、骨料和减水剂用量不变的条件下，对试号水泥陶粒砂粉煤灰矿渣粉誊；嚣甓验编号分别为11和12的两组粉煤灰、矿渣粉和纳米二氧化硅复掺的陶粒混凝土进行28d抗压和抗折强度试验，结果见表2。可见，复掺组的强度整体较基准组有了一定提高，其中10％的粉煤灰、15％的矿渣粉和8％的纳米二氧化硅复掺后效果最好，抗压强度可达44．68MPa、抗折强度可达4．89MPa。

8、2．2微观机理分析通过对表2试验结果的分析可知，混凝土28d抗压强度和抗折强度由大到小的顺序是：单掺纳米二氧化硅混凝土>单掺矿渣粉混凝土>单掺粉煤灰混凝土，该结果与张林春等的研究结果一致。主要原因2试验结果与分析是三种矿物掺合料具有不同的物理特性和微观结构，2．1矿物掺合料对抗压和抗折强度的影响在参与水泥水化过程中具有不同的反应活性，导致宏(1)单掺粉煤灰对