摻石灰石粉全輕頁巖陶?；炷恋牧W性能研究

李鵬飛,朱利偉

(河南理工大學 土木工程學院，河南 焦作 454003)

摻石灰石粉全輕頁巖陶?；炷恋牧W性能研究

李鵬飛,朱利偉

(河南理工大學 土木工程學院，河南 焦作 454003)

粉煤灰已經從工業(yè)廢料逐步轉變成為重要的稀缺資源。為解決粉煤灰資源短缺的問題，本文從全輕陶?；炷恋慕嵌?，以不同摻量的石灰石粉替代全輕混凝土中的粉煤灰，研究石灰石粉替代粉煤灰后混凝土的學性能，以探究替換的可行性。

全輕陶粒混凝土;石灰石粉;力學性能

混凝土的研究與應用已經隨著混凝土研究的不斷深入，人們對混凝土的已經有了一定的認識，并且研究的深度也在不斷地加深。近年來，人們已經將混凝土的研究著眼于礦物摻合料，發(fā)現礦物摻合料對于混凝土的影響也至關重要,摻合料的主要作用是降低水泥用量，改善混凝土的和易性，降低混凝土的水化熱和收縮，提高硬化混凝土的強度及耐久性[1]，提高混凝土工程的質量,具有顯著的社會經濟效益[2]。同時用粉煤灰取代水泥，可以起到降低pH的作用[3]。

輕骨料混凝土是一種利用人造或天然輕質骨料替代普通密度骨料的混凝土，輕骨料混凝土在我國已經走過了60多年的研究應用歷程，但由于技術、經濟等限制，一直沒有取得預期的應用效果[3]，輕骨料混凝土相較于普通混凝土具有有輕質高強、隔熱保溫性能好、耐火性能好、抗震性能好、耐久性能好及綜合經濟技術效果好等優(yōu)點[4]。因此，進行全輕混凝土的力學性能的研究對于輕骨料混凝土的推廣應用具有重要意義。

本文采用以頁巖陶砂和陶粒為集料制作全輕頁巖陶?；炷?，并通過不同比例替換其中的粉煤灰，通過實驗探究不同替換率下的一般力學性能，以確定石灰石粉在全輕頁巖陶?；炷林刑娲目尚行?，進而以其力學性能確定其最優(yōu)替代率。

1 全輕混凝土配合比設計

試驗參照《輕集料混凝土技術規(guī)程》(JGJ51-90)中相關規(guī)定，選取水泥用量(mc)、水膠比(W/B)、砂率(SP)作為影響混凝土強度的主要因素，開展3因素、3水平的正交試驗，依據正交試驗方法，可得到全輕頁巖陶?；炷恋幕鶞逝浜媳龋唧w配合比參數如表1所示。

表1 全輕混凝土最優(yōu)基準配合比

注：mc、mFA、mLC、mLF、mW依次表示水泥量、粉煤灰量、陶粒量、陶砂量、水量。

2 試驗方法

依據LC30、LC40全輕混凝土的最優(yōu)基準配合比，取石灰石粉取代率(Sf)分別為0%、25%、50%、75%、100%替代其中的粉煤灰。依據《普通混凝土力學性能試驗方法準》(GB/T50081-2002)中的相關測試方法，制作試件尺寸均為100 mm×100 mm×100 mm的試件，測試等質量取代粉煤灰作為礦物外加劑的輕骨料混凝土立方體抗壓強度、劈裂強度以及表觀密度；制作試件尺寸均為100 mm×100 mm×300 mm的試件，測試不同比例取代后的軸心抗壓強度。

3 試驗結果分析

3.1 試驗結果

力學性能是混凝土的重要性能。根據表1的配合比，石灰石粉取代粉煤灰后的混凝土力學性能試驗結果如表2和表3所示。

表2 LC30石灰石粉混凝土性能

表3 LC40石灰石粉混凝土性能

3.2 結果分析

3.2.1 抗壓強度與劈裂強度分析

圖1 混凝土抗壓強度和劈裂強度

3.2.2 軸壓強度與表觀密度分析

從表2可以看出，LC30混凝土的軸心抗壓強度相較于立方體抗壓強度普遍較低，試驗加載過程中，試件與上、下承壓板之間的摩擦力容易在兩端形成“環(huán)箍”效應，對試件的橫向變形產生約束作用，使混凝土強度提高，但這種約束作用會隨著試件高度的增大而逐漸減弱，而且高寬比越大，中軸線附近處橫向自由變形區(qū)域也就越大；由于軸壓試驗所用試件為棱柱體，“環(huán)箍”效應對試件中部影響較小，所以混凝土的軸心抗壓強度較立方體抗壓強度有所降低。

此外，混凝土的軸壓強度變化趨勢與立方體抗壓、劈裂強度變化相似，對于LC30混凝土而言，隨著石灰石粉取代率的增加，混凝土軸心抗壓強度較立方體抗壓強度分別降低了9.0%、9.4%、8.1%、10%、9.3%，對于LC40混凝土而言，隨著石灰石粉取代率的增加，混凝土軸心抗壓強度較立方體抗壓強度分別降低了9.8%、8.2%、7.1%、8.0%、9.2%，當取代率為50%時，混凝土的軸壓強度損失最小。

從表2可以看出，隨著石灰石粉取代率的增加，混凝土的干表觀密度也呈現先增加后降低的趨勢，對于LC30混凝土而言，當取代率為25%、50%時，混凝土的表觀密度分別增加了0.1%、0.7%，而對于LC40混凝土而言，當取代率為25%、50%時，混凝土的干表觀密度分別增加了0.5%、1.1%。

由于石灰石粉的堆積密度小于粉煤灰的堆積密度，等質量取代時，摻入的石灰石粉體積要大于替代的粉煤灰體積，當取代率較小時，較細的石灰石粉能夠填充到水泥、粉煤灰顆粒堆積空隙中，使得混凝土較為密實，表現為表觀密度逐漸增加；而隨著石灰石粉取代率的繼續(xù)增加，大量的石灰石粉顆粒在發(fā)揮填充作用的同時，也增加了顆粒之間的摩擦力，而且需要更多的自由水來潤濕其表面，更使得混凝土流動性變差，混凝土易出現大量孔隙[5]；同時，大量的石灰石粉加入致使水泥漿體中石灰石粉的體積分數變大，而石灰石粉比重要小于粉煤灰的比重，所以整個漿體體系的容重降低，表觀密度降低。

4 結 語

(1)石灰石粉與粉煤灰適當比例混摻可以提高LC30全輕頁巖陶粒混凝土28 d抗壓、劈裂強度，但摻量不宜過大，以50%為最佳。

(2)當取代率為50%時LC30、LC40全輕頁巖陶?；炷?8 d軸心抗壓較立方體抗壓強度降低較小，且干表觀密度最大

(3)采用石灰石粉替代全輕頁巖陶?；炷哂辛己玫男Ч?，對部分主要力學性能有所提高，且對其他力學性能的負面影響并不大，故全輕頁巖陶?；炷林胁捎檬沂鄄糠痔娲勖夯揖邆淞己玫目尚行?。

[1] 嚴軍偉,邢婕,李杰,等.石灰石粉混凝土及其硫酸鹽侵蝕特性綜述[J].混凝土,2011(262):79-80.

[2] 熊遠柱.高摻量石灰石粉對混凝土耐久性的影響[D].武漢:武漢理工大學: 2010:1-5.

[3] 鄭吉卉.陶粒輕質高強混凝土的試驗研究[J].洛陽理工學院學報(自然科學版),2016,26(4):1-5.

[4] 王鵬.陶粒混凝土基本力學性能的研究[D].長沙: 長沙理工大學,2008:1-4.

[5] 劉清華,周曉波.石灰石粉作摻合料對不同膠凝體系混凝土性能的影響[J].新型建筑材料,2011,12(3):29-33.

Mechanical Performance Study on Concrete of the Lightweight and Limestone Powder

LI Pengfei,ZHU Liwei

(Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China)

Fly ash,as being industrial waste,has been to important scarce resource. In order to solve the shortage of fly ash,in the paper,idea,that the fly ash in light ceramsite concrete replaced by limestone powder from the angle of the whole light ceramsite concrete,is put forward. and the mechanical properties of whole light ceramsite concrete are researched. when fly ash was replaced by limestone powder,the feasibility of the replacement is explored.

the whole light ceramsite concrete;limestone powder;mechanical performance

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.03.002

TU528

A

1674-5403(2017)03-0005-04

2017-05-20

李鵬飛(1990-)，男，河南平頂山人，在讀碩士研究生，主要從事建筑材料方面的研究.