不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土性能影响试验研究

不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土性能影响试验研究

张良程

长沙铜官南方新材料科技有限公司中煌分公司 410000

摘要：为了提高资源利用率，本文以建筑工程中的轻骨料混凝土制备进行探究。利用石粉代替部分机制砂，以此减轻石场开采对环境造成的污染。本次试验中石粉掺量控制在0～50%之内，以10%作为变量间隔，组织6组性能测试试验。试验结果显示，混凝土制备中掺加30%石粉，混凝土抗压强度；抗折强度性能最佳；掺加20%石粉，混凝土和易性最佳。因此，建议施工中石粉掺加20%～30%。

关键词：轻骨料混凝土；石粉掺量；抗压强度；抗折强度

轻骨料混凝土不仅密度低，保温性能好，而且具有较强的抗冻性能，在建筑领域广泛应用。机制砂作为此类混凝土制备重要材料，在很大程度上决定了混凝土的强度性能^[1]。所以，我国加大了石矿的开采，由于开采期间伴随着大量石粉产生，这些废弃物容易对环境造成污染^[2-3]。如何变废为宝，将这些石粉应用至混凝土配备中成为了当前重点研究内容^[4]。本文向混凝土制备材料中掺加不同比例石粉，以此代替部分机制砂，对不同配比条件下混凝土性能进行测试分析。

一、试验设计

1、试验材料与测量仪器

试验材料：（1）细骨料：该材料由机制砂制作而成，堆积密度为1463kg/m³；含水率质量分数为1.98%；亚加蓝MB值为0.7；细度模数为2.55。（2）粗骨料：该材料由陶粒制作而成，吸水率质量分数16.43%/h；表观密度为1594kg/m³；堆积密度为689kg/m³。（3）水泥：该材料由硅酸盐水泥制备而成，材料类别为长沙P.O42.5。（4）减水剂：制备质量分数为20%试剂；（5）石粉：该材料由石材厂提供，产自娄底，比表面积为916.4cm²/g。（6）粉煤灰：I级别粉煤灰，产自长沙。（7）水：自来水，产自试验地区。

测量仪器：（1）抗压强度试验测试仪器：全自动压力试验机，型号WHY-3000；（2）抗折强度试验测试仪器：电液伺服万能试验机，型号WAW-3000。

2、试验方法

本次试验选取强度等级为LC7.5的轻骨料混凝土作为对比标准，该材料的制备是本次试验对比分析的要点，使用到的材料类别有减水剂、水、粉煤灰、砂、陶粒，材料质量配比为6.4:172:60:800:270。本次试验利用石粉代替部分河沙，即向材料中掺加部分石粉，观察混凝土抗压强度。其中，石粉掺量控制在0～50%之内，以10%为间隔量，共计6组试验。

试验过程中，利用筛子筛除粒径不符合要求的陶粒，控制在4.5～22.5mm范围内，以GB/T50081作为测试标准，分别测试不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土抗压强度和抗折强度。

二、试验结果分析

1、不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土抗压强度影响分析

该试验以抗压强度作为测试指标，以石粉掺量作为变量，向轻骨料混凝土制备材料中掺加不同比例的石粉，石粉掺量控制在0～50%之内，以10%为间隔量，共计6组试验。观察不同掺量下混凝土抗压强度变化情况。本次试验考虑了混凝土施工龄期问题，取3d、7d、28d作为测试龄期，获取相应混凝土抗压强度结果，如表1所示。

表1 混凝土抗压强度变化统计结果

从表1中统计结果整体变化特点来看，随着混凝土施工龄期的增加，抗压强度逐渐增加。中，28d龄期混凝土的抗压强度偏高一些。3组龄期数据中，抗压强度随着石粉掺量变化而发生的变化规律相同，随着石粉掺量的增加，抗压强度先增加后减小。其中，30%石粉掺量是混凝土抗压强度变化转折点，该点处抗压强度出现了峰值，并且每组龄期混凝土抗压强度在30%石粉掺量条件下达到最大值。

2、不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土抗折强度影响分析

本次试验以抗折强度作为测试指标，同样以石粉掺量作为变量，向轻骨料混凝土制备材料中掺加不同比例的石粉，石粉掺量控制在0～50%之内，以10%为间隔量，共计6组试验。该试验不考虑施工龄期的变化，设定龄期3d，观察该时间条件下不同石粉掺量对应的抗折强度，统计结果如表2所示。

表2 混凝土抗折强度变化统计结果

统计结果显示，随着石粉掺量的增加，混凝土抗折强度出现了先增加，而后逐渐下降的变化趋势。其中，30%石粉掺量是抗折强度数值达到最大情况下对应的材料掺量比。

3、 不同掺量石粉的外掺对机制砂混凝土性能影响分析

按照表3中设计的石粉掺量配比方案，配置6组混凝土材料，分别对这6组混凝土材料的和易性进行测试，结果如表3所示。

表3 不同掺量石粉的外掺对机制砂混凝土性能影响测试结果

通过观察表中统计结果可知，随着石粉掺量的增加，混凝土扩展度、坍落度、粘聚性、抗压强度呈现出先增加而后减小的变化趋势。其中，20%石粉掺量为转折点，此时不存在泌水、离析情况，并且粘聚性良好。

综合抗压强度、抗折强度性能测试结果中，混凝土中掺加石粉最佳比例相同。因此，轻骨料混凝土制备中，石粉最佳掺加量为30%。从和易性角度分析，20%石粉掺量为最佳。工程施工期间，建议控制石粉掺量在20%～30%范围内，根据实际需求小幅度增加/减小掺量比，制备不同材料配备方案应用条件下抗压强度和抗折强度符合标准的混凝土，以此提升工程质量。

总结

抗压强度和抗折强度是轻骨料混凝土重要性能指标，在很大程度上影响了工程质量。本文以这两项指标作为测试对象，对不同石粉掺量条件下轻骨料混凝土性能变化特点进行分析。本研究设计了不同掺加量石粉配比方案，该观察抗压强度和抗折强度两项性能参数变化规律。测试结果显示，石粉掺量对混凝土抗压强度和抗折强度影响较大，并且和易性也会受到一定影响，最佳掺加量为20%～30%。

参考文献

[1]谢开仲,王红伟,肖杰,等.石粉含量对机制砂混凝土力学性能影响试验[J].建筑科学与工程学报,2019,140(5):35-42.

[2]张学元,王丹丹,张道明,等.稻草纤维轻骨料混凝土力学性能影响因素研究[J].硅酸盐通报,2019(5):1369-1376.

[3]寇佳亮,陈俊豪,张浩博.常温养护条件下活性粉末混凝土力学性能正交试验研究[J].建筑结构,2019,498(6):97-102.

[4]雷涛.玄武岩石粉用于混凝土掺和料的试验研究[J].铁道建筑,2020, 553(3):154-156,162.