玄武岩粉掺合料碾压混凝土性能研究

玄武岩粉掺合料碾压混凝土性能研究

岩石粉主要指岩石和其他原始岩石通过雕版技术后的颗粒小于0.16mm。基于上述情况,本文以石灰石粉作对比,对玄武岩粉掺合料碾压混凝土的性能做了全面的研究.首先研究了不同掺量的全掺玄武岩粉的水泥胶砂性能,然后将它们运用到碾压混凝土中,对其性能进行试验研究.1混合材料1.1石粉细度与颗粒级配将玄武岩经粗加工变成原状玄武岩石粉,再采用小磨分别粉磨其细度达到Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰要求.室内试验主要采用磨细Ⅰ级、Ⅱ级玄武岩石粉,对它们进行物理力学指标性能检测,结果见表1.从表1检测数据可以看出,选用的磨细Ⅰ、Ⅱ级玄武岩石粉的细度指标符合《DL/T5055-2007标准》中的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰标准的要求.磨细Ⅰ、Ⅱ级玄武岩石粉颗粒级配粒径情况见表2,磨细Ⅰ级玄武岩石粉大多数微粒直径在26.10μm左右;而磨细Ⅱ级大多数微粒直径在34.52μm左右.磨细Ⅰ、Ⅱ级玄武岩石粉300倍和500倍的SEM形貌见图1.1.2试验设备及性能指标在整个试验研究过程中,将石灰岩粉作为玄武岩粉的对比对象,由于篇幅有限,仅对石灰岩粉简单介绍.室内试验主要采用的磨细Ⅰ级、Ⅱ级石灰岩石粉,其物理力学性能指标见表3.图2为磨细Ⅰ、Ⅱ级石灰岩石粉的SEM形貌,试验中采用的石灰岩粉的性能指标符合《DL/T5055-2007标准》中对粉煤灰的技术指标要求.2净浆和胶砂试验混凝土性能很大程度上决定于水泥胶凝材料,不同岩石粉掺量的混凝土性能相差也较大.为了更加全面系统地研究掺岩粉的碾压混凝土性能,先对不同岩粉掺量的水泥胶凝材料性能进行试验研究.试验采用“畅达”P·O42.5水泥,分别采用磨细Ⅱ级石灰岩石粉和玄武岩石粉,按照20%、30%、40%、50%和60%的不同掺量进行试验净浆和胶砂试验,结果见表4.从表4检测数据可知,不同磨细Ⅱ级岩粉的净浆安定性均合格,两种掺入岩粉胶凝材料水化热相近,均随着掺量的增加而减少.掺入岩粉胶凝材料凝结时间均随着掺量的增加而增加,同掺量的玄武岩粉初凝时间比石灰岩粉长,当岩粉掺量超过40%时,终凝时间比石灰岩粉短,更有利于施工,小掺量则没有这个规律.不同掺量的胶砂抗压强度对比图如图3所示,从图中可看出,两种掺入岩粉胶凝材料抗压强度均随着掺量的增加而降低.掺量为20%、30%、60%时,不同岩石粉的7d、28d和90d抗压强度基本接近;当掺量为40%时,90d掺石灰岩石粉水泥胶砂强度略高于掺玄武岩粉水泥胶砂,7d、28d强度接近;当掺量为50%时,28d掺石灰岩石粉水泥胶砂强度略高于掺玄武岩粉水泥胶砂,7d、90d强度接近.总之,同掺量两种岩粉胶凝材料抗压强度基本上相同,抗压强度随着掺量的增加而降低,掺量为50%、60%时,强度下降缓慢,趋于稳定.3混凝土压缩法的性能试验3.1岩粉与风选级粉煤灰的性能对比本项试验主要针对混凝土中掺入不同类型的岩粉与风选Ⅱ级粉煤灰进行对比,以测试不同品种的岩粉掺合料混凝土的各种性能指标,如强度、变形、耐久性等.1.岩石石粉石粉(1)水泥:选用畅达P·O42.5水泥.(2)掺合料:(1)石灰岩石粉(磨细Ⅰ级、磨细Ⅱ级);(2)玄武岩石粉(磨细Ⅰ级、磨细Ⅱ级);(3)风选Ⅱ级粉煤灰.碾压混凝土中岩粉和风选Ⅱ级粉煤灰掺量为50%和60%.(3)其他:骨料级配5∶5(w2.试验项目(1)混凝土拌和物性能,包括和易性、含气量、坍落度(VC)、容重;(3)抗拉弹性模量、抗压弹性模量;(5)干缩.3.2试验结果与分析掺岩石粉碾压混凝土性能试验结果见表5,下面将重点从力学性能、变形、耐久性、和易性等方面进行分析.(1)混凝土的拉伸性能为了更直观地反映岩石粉对碾压混凝土抗压强度的影响,将表中的抗压强度用图4表示.由于惨量为50%与60%时抗压强度-时间曲线极为相似,本文只列出掺量为50%时的情况.从图中可以看出,粉煤灰作为掺和料时碾压混凝土抗压强度远远高于岩石粉作掺和料时的强度(掺不同岩石粉与风选Ⅱ级粉煤灰碾压抗压强度对比见表5).掺玄武岩石粉的混凝土抗压强度稍高于掺石灰岩石粉的混凝土,磨细Ⅰ级岩石粉强度略大于磨细Ⅱ级,说明细度对强度略有影响但不明显.掺不同岩石粉的碾压混凝土7d抗压强度平均为28d抗压强度的64.5%,90d平均抗压强度为28d抗压强度的165.1%.掺风选Ⅱ级粉煤灰7d抗压强度平均为28d抗压强度的57.3%,90d平均抗压强度为28d抗压强度的151.3%.掺岩石粉的混凝土在7d和90d时的抗压强度发展比掺风选Ⅱ级粉煤灰的强度要稍快,但其强度增长绝对值则要大大低于掺风选Ⅱ级粉煤灰碾压混凝土.另外,掺玄武岩石粉的混凝土极限拉伸量略大于掺石灰岩石粉的混凝土,远小于掺粉煤灰混凝土极限拉伸量.从表6数据可以看出,掺玄武岩石粉的碾压混凝土抗压强度是风选Ⅱ级粉煤灰碾压抗压强度的57.0%~73.5%,石灰岩强度比波动范围是57.0%~72.5%,与玄武岩石粉比较接近.掺不同岩石粉的碾压混凝土抗压强度与掺风选Ⅱ级粉煤灰混凝土抗压强度对比在28d龄期时最低.(2)岩粉细度对混凝土干缩性的影响掺岩石粉混合料相对于粉煤灰干缩变形增大,掺玄武岩石粉的混凝土干缩性略低于石灰岩石粉,同时细度对混凝土干缩性的影响较大,岩粉的细度越细,干缩越大.(3)岩石粉细度对混凝土抗冻能力的影响对于掺入不同岩石粉的碾压混凝土,其90d龄期抗渗等级均为W4,抗冻等级为F50,证明岩石粉的种类和细度对混凝土的抗渗和抗冻能力基本无影响;但是,相对于粉煤灰掺和料,抗冻能力和抗渗能力远远降低.(4)多样性和简单性岩石粉可稍微改善碾压混凝土的和易性,两种岩粉和易性基本相同.4玄武岩粉混凝土胶凝材料特性本文主要研究了不同掺量的玄武岩粉水泥胶砂性能,并与石灰岩粉水泥胶砂作比较;在此基础上对全掺玄武岩粉碾压混凝土性能进行研究,并与石灰岩粉碾压混凝土和粉煤灰碾压混凝土相对比.主要结论如下:(1)玄武岩粉水泥胶凝材料与石灰岩粉水泥胶凝材料的水化热相近,均随着掺量的增加而减少;玄武岩粉胶凝材料凝结时间随着玄武岩粉掺量的增加而增加,与石灰岩粉胶凝材料相比,同掺量的玄武岩粉胶凝材料初凝时间增长,但是当掺量超过40%时终凝时间变短.(2)玄武岩粉水泥胶凝材料抗压强度与石灰岩粉水泥胶凝材料基本相同,抗压强度随着岩粉掺量的增加而降低,当掺量为50%、60%时,强度下降缓慢,趋于稳定,此时玄武岩粉碾压混凝土的抗压强度略高于石灰岩粉混凝土,但远低于粉煤灰碾压混凝土.同时,细度对强度略有影响,但不明显.(3)玄武岩粉混凝土极限拉伸量略大于石灰岩粉混凝土,但小于粉煤灰混凝土;玄武岩粉混凝土的干缩值略低于石灰岩粉混凝土,但大于粉煤灰混凝土.(4)玄武岩粉掺和料碾压混凝土抗渗等级、抗