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石灰石粉用作水工碾压混凝土掺合料的研究

孔祥芝  
【摘要】:所谓掺合料,是指为改善混凝土某些性能(工作性、强度及耐久性等)与节约水泥而掺入混凝土拌和物中且掺量一般在水泥质量的5%以上的矿物质材料,主要包括粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、天然火山灰、沸石粉、煅烧页岩灰等。在我国,用作水工碾压混凝土的掺合料只有粉煤灰(大朝山大坝特例),且这种掺合料的作用显著。但是,粉煤灰具有地域分布不均、运输费用昂贵等缺点,限制了碾压混凝土的应用,因此亟待开发可以替代粉煤灰的掺合料。 石灰石粉作为惰性掺合料,对混凝土或砂浆的作用主要受其细度、粒径分布及形貌等特性的影响。本文通过筛分和激光粒度分析选择四种石粉,分别代表一种典型的粒径分布,同时运用电镜分析(SEM)对比石粉、粉煤灰、矿渣三种掺合料的形貌特征。引用Horsfield模型、Fuller曲线和Andreasen方程,分析了石粉颗粒粒径分布对填充效应的影响,并用Marsh流动度和跳桌流动度试验予以验证,最后采用对比试验研究石粉粒径分布对砂浆强度及干缩性能的影响。通过综合评定四种粒径分布石粉的生产难易度、填充效应、以及对砂浆强度、干缩性能的影响,选择最优粒径分布石粉,并确定为石粉掺合料。 由于石粉掺合料的惰性,在混凝土配合比设计中采用适当提高水泥用量的设计思想。试验选用单掺石粉、单掺粉煤灰、石粉粉煤灰复掺、石粉矿渣复掺四种掺合料组合方案配制碾压混凝土,研究石粉掺合料对水工碾压混凝土用水量、工作性、强度、干缩、耐久性等性能的影响。试验结果表明:掺石粉掺合料混凝土的各项性能均能达到预期要求,与其它掺合料混凝土的性能相差不大,但有自己的特点。针对抗渗性,用压汞法分析研究了掺石粉砂浆的微观孔结构特征,结果表明:单掺石粉的砂浆有益孔含量小,尤其是孔径≤20nm的微孔,有害孔含量适中,从而保证了掺石粉碾压混凝土具有很好的抗渗性。 研究表明:单掺石粉掺合料,同时适当提高水泥用量的配合比设计思路在大坝一些部位的混凝土中完全可以应用。


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