矿粉特性对混凝土性能的影响研究.docx

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1、矿粉特性对混凝土性能的影响研究目录0.前言1?试验研究2?原材料2?水泥2?机制砂2?碎石2?外加剂2?矿粉理化性能指标测定3?凝土试验方案3?结果与讨论4?矿粉对混凝土拌合物性能的影响4?矿粉对混凝土泌水率的影响5?矿粉对混凝土抗压强度的影响6?结论60.前言矿粉是粒化高炉矿渣粉的简称。是炼铁厂在高炉冶炼生铁过程中产生得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬粒化、干燥和粉磨处理而制成的超细粉末材料。随着矿粉生产工艺的进步及我国商品混凝土行业的蓬勃发展，矿粉逐渐成为混凝土用量最多的矿粉掺合料之一，以其可改善混凝土的流动性、降低混凝土水化热、后期强度增长高等显著特点被广泛应用于各个工程项目建设

2、中。于龙等人的实验成果表明：矿粉等量替代部分水泥，有利于改进减水剂的塑化效果，增加浆体流动度；李志坤等人研究发现，矿粉颗粒可填充于水泥颗粒间隙,置换填充水，使浆体表面含水量相应增加，提高浆体流动度，掺入矿粉会降低总胶凝体系的需水量比，减缓水泥胶凝体系的凝结速度，有利于保持水泥与减水剂的相容性；周俊宏等人对不同掺量下，矿粉对混凝土早龄期强度的影响进行了试验研究，混凝土早龄期强度随着矿物搀合料搀量增加有所下降,至28d龄期时强度增长显著。单掺时当矿粉搀量为30%,复掺时当粉煤灰搀量为20%,矿粉掺量为15%时，混凝土早龄期强度增长较快。综上所述，尽管当前已针对矿粉特性对混凝土性能的影响进行了大量研

3、究,但对系统性地测定矿粉的基本理化特性，并进行混凝土测试分析，研究不同矿粉特性对混凝土性能的影响研究较少。因此，基于上述存在的问题，本文通过对海南各地区收集来的11个矿粉品牌进行系统性地理化指标测定，分析其特性与差异，并进行相关混凝土试验，研究不同矿粉特性对混凝土性能的影响，为矿粉在混凝土中的生产应用起到一定指导作用。试验研究原材料国翻水泥海南华盛天涯水泥有限公司生产P-042.5水泥，主要性能指标见表Io戒J水娓J1-3指樟标准比表面积凝结时间.in抗压强度JMPa抗折强度/MPa稠度/%m2kg初箍终不3d28d3d28d27.033216520033.451.95.88.5之后适弱机制砂

4、海南屯昌地区生产的水洗花岗岩机制砂，主要物理指标见表2o-2机*J吵立粤他3星插4细度石将含堆枳密度表观密度空隙率MR值模数kg1kgN-2.88.015302470381.0MgO及Fe2O3等5个化学成分进行测定。矿粉的比表面积、活性指数和烧失量分别按标准GB/T8074-2008水泥比表面积测定方法（勃氏法）、GB/T17671-2023水泥胶砂强度检验方法和GB/T176-2017水泥化学分析方法中的相关方法进行试验，并按GB/T18046-2017用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿粉中计算方法进行测定。矿粉的化学成分按GB/T176-2017水泥化学分析方法中的相关方法进行试验测定

5、。相关理化性能指标测定结果如表4所示。1丁0妁速化CMCJbM样M1rwItftriri强性指Bt,证失CaUSIA1jIVMiJFw题总代号等88,kg7d23dK1S9S40!SS1000.13S.9232.19T.334.341.23港城K2S9540787990234.2027.639.302.451.35防峨港K3S9542475920.538.M24.986.820.370.02K4S95425861000.143.7231.8512.780.740.74K5S9542672930.638.4332.18H,35.680.72K6S9fi4M)Kf9ftO43f1.IA%69.37

6、5.270.MK7S9S431829S0.740.U31.749.060.911.74，演KHS9S1381960.238.3232.6911.50.43I.8t科讣K9S9544S72900.638.4530.9215.161.360.72KIOS9516982970.232.94M.1714.222.87东*K11S9S48U799S0.332.4!M.W16.043.93凝土试验方案混凝土统一采用C30配合比，胶材用量360kgm3,单掺矿粉用量占总胶材的25%,依据碎石的空隙率及机制砂特点，配合比砂率为48%,水胶比0.47,设计容重2350kg?。先进行纯水泥试验做基准，后进行11个

7、矿粉混凝土试验，配合比如表5所示。米5C30溟次土配合比配合比3水泥kgr酚kg机制砂kg碎石kg水kg减水剂kg配比1360-874946170配比227090874946170混凝土试验均在砂石原材料处于饱和面干状态下进行，通过系统的配合比试验，得出不同矿粉厂家混凝土的外加剂掺量、坍落度和扩展度、Ih经时坍损、含气量及泌水率、初凝时间、7天和28天混凝土抗压强度。混凝土拌合物性能指标及强度分别按GB/T50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准和GB/T50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准相关方法进行，相关混凝土试验结果详见表6。不N-样丛伴丛T1OZTkOTU/7

8、IUM住,逢含气说水,率加凝时他7天28天名称代号A/an/attN!/hW*,MPa*MFta纯水泥CI2.70230/550225/5101170.47.534.74X2宁参K12.55235/5M23O/SSO.3.72.3532.341.S港航K22.55240/53235/5504443.91.92S.638.2防城寤K32.55240/57022S/S5O3.81.58.533.242.S任石K42.55235/560230/5604.01.7氏026.839.1供通K52.55235/5S5225/5553.71.9&535.840.S农源K62.S8235/570226/660

9、3.61.69.030.641.2村K72.SS235/M0235/5503.71.331.339.8*调K32.55220.550210/550X.3.91.19.026.334.8科林K9255230/5M220/545W3.71.99.031.S41.3汇创K1O2.55240/550235/5453.90.58.530.9.丁峰S友展K112.5523O/SSO22S/5303.R0.3aoM.743.2结果与讨论矿粉对混凝土拌合物性能的影响从表6可以看出，在使用相同外加剂情况下，对比配合比1、配合比2。在保证混凝土初始坍落度和扩展度相接近的情况下，外加剂掺量由2.70%降低至2.55

10、%,扩展度经时损失由40mm降低至350mm,含气量由3.7%上升至3.84.0%之间，初凝时间由7.5h延长至8.09.0h。整体上看，矿粉的加入有益于改善聚竣酸减水剂与水泥本身存在的相容性问题，由于减水剂对矿粉无直接吸附作用，减少了胶材体系对减水剂用量的需求，同时矿粉的滚珠效应起到了一定辅助减水效果，使得外加剂掺量得到下降，经时损失变小。矿粉取代一部分水泥后，矿粉不直接参与水泥早期水化反应，起到了延缓胶结体系凝结的效果，凝结时间得到延长。同时，由于矿粉的比表面积比水泥大，特别是3m以下部分较多的情况下，混凝土的浆体量更加丰富，浆体体系更容易起到引气效果，当掺入一定量引气剂时，含气量得到提高

11、。IT.经时强Wmm图1了展经时损失与烧失量的关系之啮从图1可以看出，烧失量是影响矿粉混凝土扩展经时损失的重要因素。随着矿粉烧失量的递增，混凝土的扩展度经时损失呈现上升趋势。矿粉中的未燃碳是有害成分，含碳量越高，烧失量越大，降低矿粉的辅助减水效应和滚珠效应，使得混凝土的经时损失加大。综上所述，矿粉的加入有益于外加剂掺量的降低，减少混凝土的经时损失,增加混凝土的含气量，延长混凝土的凝结时间。矿粉的烧失量是影响混凝土经时损失的重要因素。矿粉对混凝土泌水率的影响从表4可以看出，海南地区矿粉的比表面积在401480m2kg,整体上呈现正态分布的特点，大部分集中在420440m2kg之间。从图2可以看出

12、，随着矿粉比表面积的递增，泌水率逐渐降低，相反，当矿粉比表面积下降时，混凝土的粘聚性变差，泌水率变高。矿粉颗粒本身比水泥颗粒更加细小，且对水存在一定吸附作用，矿粉比表面积的增加，使得浆体体系达到一定流动度的需水量变高，从而矿粉取代一部分水泥后，混凝土浆体的裹水性能更好，混凝土的粘聚性变好，扩展度有所降低，从而泌水的可能性得到降低。比泉而及年金*第关系用2比表面仪与注水车的美系;1薪东CeI石县一伏申S-2n-*-次2M2大SMt出3矿活性指葩与混凝土级度关3矿粉对混凝土抗压强度的影响从表6及图3可以看出，矿粉的加入会使混凝土7d早龄期强度有所下降,但28d龄期强度增长显著。随着矿粉的7天活性指数与28天活性指数的递增,混凝土抗压强度有明显增加趋势，矿粉活性对混凝土强度有直接影响。由于矿粉具有潜在水化活性。当与水泥混合时，水泥水化产生的氢氧化钙可以激发矿粉的潜在活性，使矿粉可以进行水化反应生成水合硅酸钙，填充在水泥混凝土的孔隙中，大幅度提高水泥混凝土的致密度，同时将强度较低的氢