矿物掺合料对轻质高强混凝土性能影响

前言：本站为你精心整理了矿物掺合料对轻质高强混凝土性能影响范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

摘要：文中就矿物掺合料对于轻质高强度混凝土性能的影响进行试验分析，为轻质高强度混凝土的强度及耐久性设计提供有效的理论支撑。

关键词：矿物掺合料；轻质高强度；混凝土性能；影响分析；试验探究

0引言

轻质高强度混凝土是当前混凝土最主要的应用形式，凭借造价低、强度高、稳定性强等优势，被广泛应用于各种工程中，逐渐取代了轻集料混凝土［1］。研究发现，矿物掺合料的添加能够进一步增强轻质高强混凝土的性能，满足某些特定工程建筑的需求。矿物掺合料如粉煤灰、矿渣等多为工业废料，因而该轻质高强混凝土在一定程度上满足了绿色环保的要求。本文主要探究了矿物掺合料对于轻质高强混凝土性能的影响，从而为后续的应用奠定坚实的基础。

1矿物掺合料在轻质高强混凝土中应用的意义

目前有关矿物掺合料的研究越来越多，结果显示：粉煤灰掺量较大时有利于提升混凝土的流动性，但会导致混凝土强度下降；微硅粉的掺入却能够显著提高混凝土的整体强度，但会在一定程度上影响到混凝土拌和物的流动性能。由此可知，不同类别的矿物掺合料对于轻质高强混凝土性能的影响也是不同的［2］。除了掺入类别以及掺入量之外，矿物掺合物的不同龄期也会对轻质高强混凝土性能产生影响。例如，微硅粉在前7d对混凝土强度产生影响，在28d之后，微硅粉对混凝土强度的影响微乎其微。轻质高强混凝土是为满足新型高层建筑的发展需要而产生的，其具备诸多方面的优良性能，如：强度高、抗拉能力强、保温隔热性能好等，在轻质高强混凝土中掺入矿物掺合料有着良好的效果，在有效利用工业废料如：粉煤灰、微硅粉等基础上，实现了工业废料再利用，也极大地增强了轻质高强混凝土的整体性能。矿物掺合料应用于轻质高强混凝土中有着十分重要的意义，主要体现在减少环境污染以及提高材料性能方面［3-4］。

2轻质高强混凝土中掺入各种矿物掺合料试验分析

本试验选取的矿物掺合料主要有微硅粉、矿渣以及粉煤灰，分别探究掺入单种矿物掺合料对轻质高强混凝土性能的影响，同时也探究了掺入多种矿物掺合料对轻质高强混凝土性能的影响。原材料的选择包括：水泥、微硅粉、粉煤灰、矿渣，其中水泥是上海水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，等级为42.5级，其28d的抗压强度为57.8MPa；粉煤灰选自发电厂中的Ⅱ级灰，矿渣是由湖南某水泥厂生产，粉煤灰以及矿渣的选取都是较为随意的，普通的发电厂及水泥厂所生产一般质量水泥便符合本次试验的基本要求。微硅粉是由Elkem所提供的，其中SiO2含量达到了92.4％，颗粒的直径则约为0.01~0.1μm。所选取的矿物掺合料（微硅粉、矿渣及粉煤灰）的组成也有着很大的差异，包括SiO2、Al2O3、CaO等。在轻集料的选择方面，主要是来自于市场购买的陶粒，其颗粒密度有着较为严格的要求，干燥密度为1.46g/m3，体积密度则为(700±25)kg/m3。此外，对于各种混凝土拌和物配比要求比较高的，以便更好地进行后续混凝土力学性能的有关分析。表1为混凝土拌和物配比的相关要求。表中仅给出了部分混凝土拌和物的配合比，主要是单一加入粉煤灰的情况下，不同水泥及粉煤灰配比。有关矿渣以及微硅粉的单一矿物掺合料的掺入也是如此，即对应水泥加入量均为477kg/m3、424kg/m3、371kg/m3、318kg/m3，矿物掺合料的比例则对应为10％、20％、30％、40％。在测试掺入矿物掺合料轻质高强混凝土试样性能之前，需将陶粒于水中进行浸泡，并在后续完成称量工作。在试样成型前按照标准方法对混凝土拌和物的相关性能进行测试。本次试验测试中试样为150mm×150mm×150mm的立方体。依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。按照上述的分析进行混凝土拌和物各方面性能的测定，对最终试验结果进行总结归纳和分析。

3矿物掺合料对轻质高强混凝土性能的影响试验探究结果及讨论分析

按照上述内容进行相关的测试分析，试验结果主要分为两部分，其一为单掺矿物掺合料时轻质高强混凝土性能变化，其二则为复合掺加矿物掺合料时对于轻质高强混凝土性能的影响结果。

3.1单掺矿物掺合料试验结果分析

3.1.1单掺粉煤灰对轻质高强混凝土性能的影响。表2为粉煤灰掺量对混凝土流动性能影响结果。由此可知，随着粉煤灰掺量的增加，轻质高强混凝土的坍落度及扩展度均不断增大。但粉煤灰的掺入使得混凝土拌合物保水性能变差，当粉煤灰的掺杂量超过30％时，对应的轻质高强混凝土保水性极差，且集料的匀质性较差。当出机时间延长时，轻质高强混凝土流动性损失也会随着粉煤灰掺量不同而出现较大的差异，例如掺量在20％~40％时，坍落度的损失程度分别达到最小值以及最大值。粉煤灰掺量对轻质高强混凝土强度的影响，主要分为7d和28d的强度影响。经分析可知，粉煤灰的掺入在一定程度上降低了轻质高强混凝土的早期强度，即7d时混凝土的强度，且随着粉煤灰掺量的增加，强度降低愈发明显。在后期，粉煤灰掺量为20％时，混凝土抗压强度达到最大值，之后便会随着掺量的增加而有所降低。出现这一现象的原因主要是粉煤灰在常温下反应缓慢，导致其掺入时混凝土的早期强度较低。通过对其流变性能以及强度的影响进行分析可知，单一掺杂粉煤灰是不可取的。3.1.2单掺矿渣或微硅粉对轻质高强混凝土性能的影响。根据试验结果可知，单一掺加矿渣时，随着掺量的增大，其流动度以及扩展度都在明显增大，由此也说明其流变性能得到了较好的改善。相较于单一掺加粉煤灰，单掺矿渣的混凝土流动性更小［5］。此外，掺加矿渣也有助于增加轻质高强混凝土拌和物的黏性，且泌水现象并不明显。再结合其早期晚期强度影响可知，单掺矿渣时强度的提升较粉煤灰更高，因而单掺矿渣可以进行大流动性高性能混凝土的制备。而单掺微硅粉时虽然有助于改善混凝土强度，但扩展度以及坍落度都无法达到要求，因而单掺微硅粉无法进行大流动性轻质高强混凝土的制备。

3.2复合掺加矿物掺合料对轻质高强混凝土的影响分析

复合掺加矿物掺合料对轻质高强混凝土拌和物流变性能的影响如表3所示。经分析可知，复合掺加粉煤灰以及微硅粉时，混凝土流动性并未大幅度下降，且能有效抑制掺加粉煤灰时所造成的轻集料上浮现象［6］。当粉煤灰和矿渣、微硅粉和矿渣或是三种都掺加时，混凝土流动性都比较好，同时也不会出现泌水及轻集料上浮现象。复合掺加矿渣与粉煤灰时混凝土的扩展度及坍落度效果最佳。在强度的改善方面，单掺加微硅粉且占比为15％时效果最佳，粉煤灰与微硅粉复合掺加时效果最差。

4结论

综上所述，掺加矿物掺合料能在一定程度上提高轻质高强混凝土的性能，单一掺加不如复合掺加效果好。要想配制出强度高且流动性好的轻质高强混凝土，最好的复合掺加方法为矿渣与粉煤灰复合掺入，此外，将粉煤灰、微硅粉以及矿渣三者进行复合掺入效果也比较好。

作者:李国玉 单位:湖北长峰建筑材料有限公司