矿物掺合料对钢纤维灌浆料性能影响试验.docx

《矿物掺合料对钢纤维灌浆料性能影响试验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿物掺合料对钢纤维灌浆料性能影响试验.docx（9页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、在水泥基材料中，砂浆虽然具有抗压强度高、耐久性能好、造价成本低、施工方便等优点，但其抗弯性能差、韧性差、易产生温度裂纹和干缩裂纹。研究发现，在砂浆基体中掺入一定量的钢纤维能改变砂浆的断裂行为，钢纤维的作用是桥接基体裂缝而改变其开裂行为，使水泥基材料获得较高的强度和良好的韧性。钢纤维灌浆料是一种新型水泥基复合材料，其性能主要取决于砂浆基体、钢纤维自身的特性以及钢纤维-砂浆界面间的粘结强度。粉煤灰、超细矿粉、硅灰、微珠等矿物掺合料的加入能填充钢纤维灌浆料的空隙，增加钢纤维灌浆料的密实度，增强砂浆的强度和耐久性，对改善钢纤维灌浆料性能、降低成本有一定的积极作用。在胶凝体系中引入矿物掺合料，并降低钢纤

2、维灌浆料的成本，工业废弃物能得到利用，钢纤维灌浆料性能在一定程度上改善。1、材料与方法1.1 原材料。胶凝材料：硅酸盐水泥（PI52.5）,淄博某公司生产；低碱度硫铝酸盐水泥（1TAC42.5）,淄博某公司生产。矿物掺合料：超细矿粉，河南某公司生产；I级粉煤灰，邹平某公司生产；微珠，淄博某公司生产；硅灰，山东某公司生产；石膏：济南某公司生产。上述材料的化学组成见表Io表1矿物掺合料的化学组成（）种类SiO2A12O5Feq3CaOMgO烧失量超细矿粉33.3210.060.9541.335.111.37粉煤灰19.5432.108.030.220.912.84微珠60.8932.530.800

3、.451.551.98硅灰95.441.201.100.710.352.35骨料：4070目石英砂，市售；70120目石英砂，市售。钢纤维：波纹型，长度14mm,直径0.2mm,抗拉强度1800MPa,山东某公司生产。外加剂：聚竣酸粉减水剂PC1701,山东某公司生产。1.2 试件制备。在制备砂浆试件时，原材料应提前24h运入试验室。拌合时试验室温度应保持在205oCo试验用试件的尺寸为40mm40mm160mmo搅拌砂浆采用JJ5型水泥胶砂搅拌机，搅拌时间为240So1.3 试验要求及方法。按GB/T17671-1999水泥胶砂强度检测方法（ISO法）的规定进行搅拌和养护成型；抗压强度试验参

4、照JGJ/T70-2009建筑砂浆基本性能试验方法标准进行，试验仪器采用TYE-300B型压力试验机；按GB/T176711999水泥胶砂强度检测方法（IS。法）进行抗折强度试验，试验仪器采用YDW20型抗折试验机。2、结果与分析2.1 粉煤灰对钢纤维灌浆料性能的影响。掺加粉煤灰可改善砂浆和易性、提高砂浆强度和耐久性，因其有良好的保水性和抑制砂浆干缩等优点，已被广泛地应用于砂浆中。CengiZDUranAtiS的研究结果表明，尽管粉煤灰的替代降低了钢纤维混凝土的强度性能，但它改善了钢纤维混凝土的和易性，减少了干缩，提高了钢纤维混凝土的抗冻融性能；在掺加粉煤灰后，粉煤灰砂浆的性能与硅酸盐水泥砂浆

5、性能相似，降低了工程成本。在标准钢纤维灌浆料的基础上掺加粉煤灰，以粉煤灰占总胶凝材料的0%、5%、10%、15%进验配合比见表2o表2粉煤灰掺量试验配合比（）i-fr水泥硫铝酸盐水泥粉煤灰4070目石英砂70120月石英砂曜f维水胶比1-1221005302580.201-2221055302580.201-32210105302580.201-42210155302580.20由粉煤灰掺量对钢纤维灌浆料流动度、抗压强度和抗折强度影响的试验结果可得出如下结论。（1）粉煤灰掺量从0%增加至15%时，钢纤维灌浆料的初始流动度减小了11.6%；30min流动度减小了26.1%,均呈减小趋势。粉煤灰掺

6、量超过5%时，初始流动度和30min流动度损失较明显。掺量超过7.5%时，流动性损失严重，30min流动度无法满足规范要求。掺量超过10%时砂浆表面泛黑，状态变差。（2）粉煤灰掺量从0%增加至15%时，砂浆的1d抗压强度最大差值为4MPa,掺量为10%时达到峰值69MPa,增加6.2%；3d抗压强度最大差值为7MPa,掺量为10%时达到峰值88MPa,增加8.6%；28d抗压强度最大差值为9MPa,掺量10%时达到峰值112MPa,增加8.7%。由此可见，随粉煤灰掺量的增加，砂浆抗压强度先增加后降低，掺量10%为最佳掺量。Id、3d、28d的抗压强度最大差值逐级递增，说明粉煤灰对砂浆抗压强度后

7、期影响更大。（3）粉煤灰掺量从0增加至15%时，砂浆的Id抗折强度最大差值为0.5MPa,掺量为10%时达到峰值8.1MPa,增加6.6%；3d抗压强度最大差值为IMPa,掺量为10%时达到峰值15MPa,增加7.1%；28d抗压强度最大差值为2.1MPa,掺量为10%时达到峰值23.6MPa,增加9.8%。由此可见，随粉煤灰掺量增加，砂浆抗折强度先增加后降低，掺量10%左右为最佳掺量。Id、3d、28d的抗压强度最大差值同样为逐级递增，粉煤灰对砂浆抗折强度后期影响大于前期。与掺加5%粉煤灰相比，未掺加粉煤灰的砂浆Id、3d、28d的抗折强度分别增加2.6%、2.1%、1.9%,可见少量掺加粉

8、煤灰对抗折强度影响较小。2.2 超细矿粉对钢纤维灌浆料性能的影响。在水泥基材料中掺加超细矿粉，能显著促进水泥基材的早龄期水化，超细矿粉在早龄期时就起到了细化浆体孔结构、提高密实度的作用，适当的碱性环境可促进超细矿粉与其他掺合料的水化反应。在标准钢纤维灌浆料的基础上掺加超细矿粉，以超细矿粉占总胶凝材料的0%、5%、10%、15%进行试验，对钢纤维灌浆料的流动度、抗压强度和抗折强度等各项性能进行测试。试验配合比见表3。表3超细矿粉掺量试验配合比()编号硅酸盐水泥盐水泥超细矿粉4070石“，70120M石英砂钢纤维水胶比1-12210O5302580.201-2221055302580.201-32

9、210105302580.201-42210155302580.20从超细矿粉掺量对钢纤维灌浆料流动度、抗压强度和抗折强度影响的试验结果可得出如下结论。(1)超细矿粉掺量从0%增加至15%时，钢纤维灌浆料的初始流动度减小了14.6%,30min流动度减小了21.4%,均呈减小趋势；超细矿粉掺量超过5%时流动性较差，初始流动度无法满足规范要求；掺量超过6%时流动性损失严重，30min流动度无法满足规范要求。（2）超细矿粉掺量从0%增加至15%时，砂浆的Id抗压强度最大差值为7MPa,掺量5%时达到峰值72MPa,增加10.8%；3d抗压强度最大差值为8MPa,掺量为5%时达到峰值89MPa,增加

10、9.9%；28d抗压强度最大差值为5MPa,掺量为5%时达到峰值108MPa,增力口4.9%。由此可见，随超细矿粉掺量增加，砂浆抗压强度先增加后降低，5%为最佳掺量。Id、3d、28d的抗压强度变化率逐级递减，说明超细矿粉对砂浆抗压强度前期影响更大。（3）超细矿粉掺量从0%增加至15%时，砂浆的Id抗折强度最大差值为0.8MPa,掺量为5%时达到峰值8.4MPa,增加10.5%；3d抗压强度最大差值为1.6MPa,掺量为5%时达到峰值15.6MPa,增加11.4%；28d抗压强度最大差值为1.1MPa,掺量为5%时达到峰值22.6MPa,增力口5.1%。由此可见，随超细矿粉掺量增加，砂浆抗折强

11、度先增加后降低，5%左右为最佳掺量。1d、3d、28d的抗压强度变化率先增加后减小，超细矿粉对砂浆抗折强度前期影响大于后期，恰与粉煤灰对砂浆抗折强度的影响相反。2.3 硅灰对钢纤维灌浆料性能的影响。硅灰活性较好，掺入钢纤维灌浆料后能很好地改善灌浆料的性能，提高工程质量，延长使用寿命。在低水胶比时掺入硅灰，水泥石中的微结构主要由结晶不良的水化物形成低孔隙率的更致密的基质构成；在硅酸盐水泥中掺入硅灰，水化物中Ca/Si减小，水化物能与其他离子结合，提高水泥石抗离子侵入，抑制碱-骨料反应的能力提高。在标准钢纤维灌浆料的基础上掺加硅灰，以硅灰占总胶凝材料的0%、度等各项性能进行测试，试验配合比见表4。

12、表4硅灰掺量试验配合比（）编*Q1号硅酸盐水泥硫铝酸4070目70120目石英砂钢纤维水饺比1-1221005302580.201-2221055302580.201-32210105302580.201-42210155302580.20从硅灰掺量对钢纤维灌浆料流动度、抗压强度和抗折强度影响的试验结果可得出如下结论。（1）硅灰掺量从0%增加至15%时，钢纤维灌浆料的初始流动度先增加后减小，掺量为10%时达到峰值343mm,比未掺加硅灰增长4.6%,最大差值为26mm；30min流动度先增加后减小，掺量为10%时达到峰值316mm,最大差值为38mm；硅灰掺量超过12.5%时流动性较差，初始流

13、动度无法满足规范要求；掺量超过14.5%时流动性损失严重，30min流动度无法满足规范要求。（2）硅灰掺量从0%增加至15%时，砂浆的Id抗压强度增加18MPa,增长27.7%；3d抗压强度增加16MPa,增长19.8%；28d抗压强度增加14MPa,增长13.6%。由此可见，随硅灰掺量增加，砂浆抗压强度不断提高。Id、3d、28d的抗压强度变化率逐级递减，说明硅灰对砂浆抗压强度的前期影响大于后期。（3）硅灰掺量从0%增加至15%时，砂浆的1d抗折强度最大差值为1.5MPa,掺量为5%时达到峰值8.1MPa,增加6.6%；3d抗压强度最大差值为2.0MPa,掺量为5%时达到峰值14.6MPa,

14、增加4.3%；28d抗压强度最大差值为2.7MPa,变化为掺量5%时达到峰值22.2MPa,增加3.2%。由此可见，随硅灰掺量增加，砂浆抗折强度先增加后降低，掺量为5%时达到峰值；超过5%时抗折强度不断降低。2.4微珠对钢纤维灌浆料性能的影响。微珠具有活性高、水化热低、抗压强度高、流动性好和热稳定性好等优点，能改善砂浆的性能。高雅静等研究了微珠在高性能砂浆混凝土中的应用，结果表明微珠粒径小、减水性好、活性高、填充性佳且需水量很小，是超高性能砂浆混凝土中的重要组分，可显著提高砂浆混凝土的流动性，大幅降低超高性能砂浆混凝土的粘度，减小砂浆混凝土泵送阻力。在标准钢纤维灌浆料的基础上掺加微珠，以微珠占总胶凝材料的0%、5%、10%、15%进行试验，对钢纤维灌浆料的流动度、抗压强度和抗折强度等各项性能进行测试，试验配合比见表5o表5微珠掺量试验配合比（）编;硅i酸盐:水泥盐水泥石膏4070石英砂70-120F1石英砂钢纤维水胶比1-1221005302580.201-2221055302580.201-32210105302580.201-42210155302580.20从微珠掺量对钢纤维灌浆料流动度、抗压强度和抗折强度影响的试验结果可得出如下结论。（1）微珠掺量从0%增加至15%时，钢纤维灌浆料的初