摘要:利用机制砂制备阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土，主要研究石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土性能(抗压强度和抗渗性能等)的影响。结果表明：在机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土中，随着石灰石粉含量的增加，其高性能混凝土(3 d、7 d、28 d和56 d)抗压强度逐渐增加，其高性能混凝土抗渗性能逐渐提高。
Abstract:The use of mechanical sand to prepare Alit-barium sulfite calcium sulfate cementitious high-per- formance concrete, mainly to study the influence of limestone powder content on the performance of Arlit-barium sulfate calcium barium sulfate cementitious concrete (compressive strength and impermeability, etc.). The results show that in the mechanic sand Alilt-barium sulfite calcium sul-fite cementitious high-performance concrete, with the increase of limestone powder content, the compressive strength of the high-performance concrete (3 d, 7 d, 28 d and 56 d) gradually increases, and the impermeability of the high-performance concrete gradually increases.
1. 引言
以阿利特(C3S)和贝利特(C2S)为主要矿物的普通硅酸盐水泥早期强度偏低，后期强度增进速率较高。以硫铝酸钡钙为主要矿物的含钡硫铝酸盐水泥早期强度较高，而后期强度增进速率较低 [1] [2] 。硫铝酸钡钙是一种快硬早强型水硬性矿物，同时还具有烧成温度低、水化微膨胀等特性 [3] 。程新、芦令超和常均 [4] [5] 等人研究认为硫铝酸钡钙和硅酸盐熟料矿物可以在低温(低于1400℃)煅烧条件下实现复合与共存，研究了煅烧工艺、氟化钙掺量及矿物匹配关系等因素对阿利特–硫铝酸钡钙水泥的合成及性能的影响。阿利特–硫铝酸盐水泥集中硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的优良矿物与一体，既发挥硫铝酸盐水泥矿物的早强、高强特性，又能发挥阿利特矿物稳定的后期强度性能 [6] 。
针对机制砂制备阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土，笔者研究石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗压强度和抗渗性能的影响。
2. 试验材料与试验仪器、试验设计方案
2.1. 试验材料
水泥，粉煤灰，矿粉，河砂，机制砂，碎石，外加剂和水的性能指标见表1所示，阿利特–硫铝酸钡钙水泥和粉煤灰、矿粉的化学成分见表2所示。
Table 1. Performance indexes of various raw materials
表1. 各种原材料性能指标
Table 2. Chemical composition analysis of alit-calcium barium thioalumate cement and fly ash and mineral powder
表2. 阿利特–硫铝酸钡钙水泥和粉煤灰和矿粉的化学成分分析
2.2. 试验仪器
TG60型强制式混凝土搅拌机，WH5型全自动混凝土振动台，WY-1000型万能试验压力机，RB6型混凝土含气量桶，抗渗仪，抗压强度试模，抗渗试模，坍落度桶和直尺，等等。
2.3. 试验设计方案
笔者就机制砂中石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗压强度和抗渗性能影响进行研究。其高性能混凝土标号为C40，其高性能混凝土配合比见表3所示。
Table 3. C40-Alit-barium calcium sulfoaluminate cement based high performance concrete mix ratio
表3. C40-阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土配合比
3. 试验结果与分析
3.1. 石灰石粉掺量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗压强度的影响
表4为石灰石粉掺量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗压强度的影响。
从表4中试验数据可以看出：针对抗压强度指标而言，利用机制砂制备阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土时，随着石灰石粉掺量的逐渐增加，其高性能混凝土的抗压强度逐渐提高；比如：当石灰石粉掺量为0%时(2#试样)，其高性能混凝土3 d、7 d、28 d和56 d抗压强度分别为28.4 MPa、35.2 MPa、43.8 MPa、45.3 MPa，当石灰石粉掺量为14%时(9#试样)，其高性能混凝土3 d、7 d、28 d和56 d抗压强度分别为37.3 MPa、44.0 MPa、53.3 MPa、55.8 MPa，且石灰石粉掺量越高，其抗压强度提高幅度就越大；从表4中试验数据还可以看出：不论是早期强度(3 d或7 d)还是后期强度(28 d或56 d)，石灰石粉掺量对其高性能混凝土抗压强度的影响规律基本一致；另外，与天然河砂高性能混凝土(1#试样)对比，机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗压强度都偏高。主要原因：石粉的加入，改善混凝土浆体的数量，并填充水泥浆体的空隙，增加混凝土的密实性，但对混凝土强度早期和后期发展基本一般；另外，石粉的加入，混凝土浆体得到改善，结构更加致密化，空隙率降低，所以机制砂混凝土的强度较高于相应河砂混凝土的强度。
Table 4. Effect of limestone powder dosage on the compressive strength of high-performance concrete
表4. 石灰石粉掺量对高性能混凝土抗压强度的影响
3.2. 石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗渗性能的影响
表5和图1为石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗渗性能的影响。
Table 5. Test results of the influence of stone powder content in iron tailings sand on the impermeability performance of high-performance concrete
表5. 铁尾矿砂中石粉含量对高性能混凝土抗渗性能影响的试验结果
Figure 1. Effect of limestone powder content on the impermeability of alite-calcium high-performance concrete
图1. 石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土抗渗性能的影响
从表5和图1中试验数据可以看出：针对抗渗性指标而言，利用机制砂制备阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土时，随着石灰石粉掺量的逐渐增加，其高性能混凝土(24 h)的渗水高度逐渐下降，且石灰石粉掺量越高渗水高度下降越明显；从表5和图1中还可以看出：与天然河砂高性能混凝土(1#试样)对比，当石灰石粉掺量低于6%时(2#、3#和4#试样)，其机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土的渗水高度较高，当石灰石粉含量大于等于6%时(5#、6#、7#、8#和9#试样)，其机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土的渗水高度较小，即石灰石粉含量大于等于6%时，其机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土的抗渗性能优于天然河砂。
4. 结论
(1) 在机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土中，其高性能混凝土(3 d、7 d、28 d和56 d)抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而逐渐增加。
(2) 在机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土中，其高性能混凝土抗渗性能随着石灰石粉掺量的增加而逐渐提高。
(3) 机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土的抗压强度优于天然河砂；当石灰石粉掺量大于等于6%，机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土的抗渗性能优于天然河砂。
参考文献
NOTES
*第一作者。