掺合料复掺对清水混凝土性能的影响

掺合料复掺对清水混凝土性能的影响

周银萍1 ,马,明1 ,胡,元1 ,李金龙2

1.宁夏盛通建设工程有限公司  宁夏固原  756299；2. 宁夏固原渊泉企业咨询服务有限公司 宁夏固原 756000

摘要：清水混凝土一次浇筑成型，采用清洁施工方法，产生的建筑垃圾少。但是施工中长期暴露在空气中，容易受到污染甚至影响其性能。因此本文采用掺合料复掺的方法，利用改性材料、石灰石粉与高性能矿粉掺合料以及再生骨料复掺的方式对清水混凝土进行了改进，同时对性能影响进行了分析。

关键词：掺合料；复掺；清水混凝土；性能

清水混凝土自然装饰效果突出，表面光滑，天然美观，无碰损污染，省去抹灰和装饰工程，节能成本和材料，在世界范围内应用广泛，比如我国的2022年冬奥会场馆就是典型案例。但是传统施工工艺一般以粉煤灰作为掺合料，不仅容易造成色差，而且质量控制水平不高。另一方面，近年来我国庞大的建筑工程产生了大量的建筑垃圾，靠传统填埋方式已经难以为继，而天然砂的采量大量增加，2021年末宁夏地区非法采砂现象就引起了舆论的普遍重视，严重危害了生态安全。针对这一问题，本文提出了改进掺合料和与再生骨料结合的方式，既提高了混凝土性能，又实现了资源循环利用。

1清水混凝土的制备和工艺改进

1.1 清水混凝土制备的总体思路

使用再生骨料部分代替传统水泥，这样可以改变传统填埋方式造成土地浪费和地下水污染。为保持原材料质量和外观颜色一致，要严格控制骨料中的杂质含量，避免出现色差、水纹线等表面缺陷。在可持续发展理念下，为实现防污、除菌、环保的目的，在制备过程中使用TiO2光催化材料，让混凝土具有自清洁功能，降解空气中的污染物。混凝土在阳光下，光催化剂发生反应，将混凝土表面的有机污染物分解为水溶性小分子。光催化剂的使用可以采用内掺法，该方法耐磨性好，可以较彻底地实现氮氧化合物的降解。可将再生骨料和掺合料浸泡于TiO2悬浊液中，利用多孔介质提升透光性和降解率。

1.2 原材料

    选择宁夏本地公司的P·O 42.5 级水泥，其7d，28d的抗折强度和抗压强度分别为6.4MPa，9.8MPa，31.3MPa，50.4MPa。使用石灰石粉代替煤灰粉，规格包括LSI和LSII两种。高性能矿粉掺合料采用粘度改性材料，使用硅灰、微珠、超细矿粉等，降低黏度，提升早期强度，填补再生骨料的空隙。材料的主要成分包括CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、SO3等，为提升抗压强度，矿物掺合料比例为36%到40%左右。细骨料采用符合国家《建设用砂》的标准的天然河砂，其细度模数为 2.4含泥量在1%以下。粗骨料选择再生骨料，满足环保要求，骨料粒径在5到20mm，吸收率7%，压碎指标18%。减水剂采用PCA-Ⅰ型聚羧酸高性能减水剂，其效率超过30%。使用自来水搅拌。使用纯锐钛矿型纳米二氧化钛，粒径在10到20mm。

1.3 制备工艺的优化

（1）再生粗骨料方面，天然骨料的吸水率比天然骨料高，部分浆体被填充在空隙中，坍落扩展度损失率较低。饱和面干状态下存在水分传输现象，会降低有效减水剂的浓度，因此在气干状态下更有利于提升其性能。在阳光下，粗骨料与外界存在水分传输，会造成疏松多孔结构，因此需要对再生粗骨料实施破碎工艺，消除界面过渡区的影响，在新老砂浆之间形成嵌固结构，提高密实度。

（2）搅拌工艺方面，改变传统一次搅拌方法，采用二次搅拌方法，在第一阶段加入一半水，润湿骨料，在表面形成水泥砂浆，第二阶段加入水泥浆再进行搅拌。这样更有利于发挥再生粗骨料较大的吸水性能和减水剂的效果。两次搅拌也增加了胶凝材料与骨料之间的粘结力，使得水泥水化更加完全，有利于提高康业强度。同时，二次搅拌工艺也能够减少表面气孔，让各原材料分散均匀，降低外观色差。

（3）模板处理工艺方面，可采用PVC方式，充分利用PVC膜的微透气性，排除起泡，让混凝土表面更加光滑。也可以采用透水模板布等材料，改变传统脱模剂有油污、色差、气泡的现象。

（4）光催化剂方面，可以掺合在材料中，为了进一步提高其性能，采用衬板材料负载法，让悬浊液均匀地分散，降低表面堆积。同时减少外在磨损，将光催化剂固定在内部，提升清洁时间。

2对清水混凝土性能的影响

2.1 性能检测方法

    物理性能测试方面，根据相关标准对骨料的吸收率、压碎指标、表观密度等方面进行检测。工作性能方面，对混凝土坍落度和扩展度进行检测。力学性能方面，对抗压强度、抗折强度进行检测。光催化自清洁性能方面，采用紫外分光光度计进行检测。细微观性能方面，使用显微硬度计对显微硬度进行测试，使用电子显微镜进行深度放大。

2.2 影响结果分析

    建议最佳配料比为水泥300、石灰粉100、高性能矿物质掺合料100，水135，附加水55，砂720，再生骨料850，减水剂5。水胶比对混凝土的性能影响显著，胶凝材料含量显著影响表面气孔。再生骨料的混凝土强度比传统配料有所下降，工作性能和表观性能良好，在引入光催化剂之后，自清洁效率大大提升，改变了传统清水混凝土的质量问题。针对强度下降的问题，使用石灰粉和粘性掺合料复掺的方式，其强度大大提升。并且通过工艺改进技术，提升了抗压强度等性能。其7 d、28 d、56 d 的强度为56.2 MPa、62.6 MPa、72.1 MPa。从具体的分析中还可以看出，改性材料和石灰粉对清水混凝土的强度有显著的提升作用，改善了粗骨料下强度不足的问题。这主要得益于对粗骨料缝隙的填充，而且改性材料也发挥了微晶核效应，提高了材料的密实度。同时，改性材料还可以和Ca(OH)

2等物质发生化学反应，提高抗渗性的同时也对界面过渡区进行了加强。小粒径石灰石粉的效果更好，电通量和氯离子都相对较小。从外观质量上来说，石灰石粉复掺矿粉工艺的清水混凝土质量良好，而采用新工艺的光催化剂其表明效果良好。

结语

    研究显示，采用掺合料复掺的方法，对传统工艺进行改进，与光催化剂相结合对清水混凝土的性能有明显提高。在未来的研究中，还需要进一步改善再生粗骨料的性能，优化配合比，以提升强度。

参考文献

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[2]姜涛,赵景锋,李明明,裘泳,黄孝,徐亦冬.再生骨料自密实清水混凝土配合比优化及表观性能试验研究[J].硅酸盐通报,2020,39(08):2581-2586.

[3]姜天华,管建成,张秀成.超高性能混凝土掺合料应用综述[J].科学技术与工程,2022,22(14):5528-5538.

作者简介：周银萍，女，(1982-),固原，回族，本科，助理工程师,研究方向：混凝土