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矿粉及粉煤灰在高标号混凝土中的试验和应用情况
来源: | 作者:pmo0622dc | 发布时间: 2015-09-19 | 2185 次浏览 | 分享到:
矿粉物理化学作用 矿粉是将水淬粒化高炉矿渣经过粉磨达到规定细度的一种具有潜在活性的矿物掺合料,是一种新兴的建筑材料。表面积可达 400cm2/g 以上,具有颗粒超细,活性较大的特点。可作为混凝土的掺和料取代部分水泥,是生产高强度混凝土的组成材料之一,矿粉用作混凝土的掺合料能改善提高混凝土的综合性能。
      1 矿粉在混凝土中的作用
      1.1 矿粉物理化学作用 矿粉是将水淬粒化高炉矿渣经过粉磨达到规定细度的一种具有潜在活性的矿物掺合料,是一种新兴的建筑材料。表面积可达 400cm2/g 以上,具有颗粒超细,活性较大的特点。可作为混凝土的掺和料取代部分水泥,是生产高强度混凝土的组成材料之一,矿粉用作混凝土的掺合料能改善提高混凝土的综合性能。
      1.2 微集料效应 混凝土作为连续级配的颗粒堆积体系,粗集料的间隙由细集料填充,细集料的间隙由水泥颗粒填充,而水泥颗粒之间的间隙则需要更细的颗粒来填充。矿物掺合料的细度比水泥颗粒细,在混凝土中起到了更细颗粒的作用。因而改善混凝土的孔结构,降低孔隙率并减少了最大孔径尺寸,使混凝土形成密实充填结构和细观层次的自紧密规程堆积体系。从而有效地改善并提高 混凝土的综合性能。矿粉在混凝土水泥浆中的微集料效应,能提高水泥水化产物的均匀性分布,其活性在水泥水化时亦能得以充分发挥,从而提高混凝土后期强度。矿粉在混凝土中的掺量问题:两者在混凝土中的掺加方式不同:粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标;磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土,其强度仍然可以满足设计要求。“单掺”矿粉时,可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量:
      (a) 对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构,掺量一般为 20-30%;
      (b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构,掺量一般为 30-50%;
      (c)对于大体积混凝土或有严格温升限制的混凝土结构,掺量一般为 50-65%;
      (d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构(如海工防腐蚀结构、污水处理设施等),掺量可达 50-70%。
      2 矿粉及粉煤灰采用“单掺”、“双掺”在我标段 C50 混凝土 30米预制箱梁中的经验总结
      2.1 试验用原材料
      ①矿粉:济源国泰有限公司生产,S95 级;
  ②水泥:洛阳黄河同力水泥有限公司生产,普通 42.5 级;
      ③粉煤灰:洛阳沙尔特宝粉煤灰有限公司生产的Ⅰ级灰;
    ④砂:汝阳河砂(中砂);
      ⑤碎石:偃师佛光 4.75mm~19.0mm 连续级配碎石,压碎值为10.2%;⑥外加剂:郑州市靖源实业有限公司生产的聚羧酸眼高性能减水剂,掺量为C×1.3%时,减水率为 30%。
      2.2 试验方法 配合比设计参照 JGJ55-2000 并结合经验进行;拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行;抗压强度测定根据GB/T50081-2002 进行;耐久性测定根据 JGJ82-85 进行。
      2.3混凝土配合比及性能试验(表1)
      2.4 矿粉对混凝土工作性能的影响 矿粉和粉煤灰复合配制混凝土,充分发挥粉煤灰的“形态效应”粉煤灰对浆体起到“润滑作用”,增大拌合物流动性,减少泵送阻力,能改善由于矿粉的掺入导致混凝土粘度大的特点使新拌混凝土得到最佳的流动度和粘聚性,使其和易性得到改善。坍落度损失有所延缓,混凝土初凝时间相应延迟。表明泵送性能有所提高。
      2.5 矿物掺和料混凝土耐久性能的影响 一般地,混凝土耐久性是由抗碳化、抗渗性、抗冻融性等指标来表示,随着水灰比降低,强度越高,碳化深度也越小,平均渗透高度也越小,相应提高了混凝土的抗渗能力,同时也提高了混凝土的抗冻性能。随着矿物掺合料的增加,碳化深度也增大,但增长较小,不会造成增加混凝土钢筋锈蚀的风险。
      3 实际工程应用情况
      通过在洛栾高速洛嵩段 C50 预制箱梁的实际应用效果看,各项技术指标均满足要求,没有出现任何关于温度裂缝的质量问题,大大提高了混凝土的耐久性。
      3.1 注意矿粉掺量 矿粉等量取代部分水泥的时候,混凝土早期强度会随着掺量的加大,基本上呈线性下降,然而,当前存在的广泛情况就是施工进度相对较快以及各工程的工期相对紧张,两者是一对矛盾。此外,在水胶比较大的情况下,若有过大的矿粉掺量,则容易出现离析;在水胶比较小的情况下,混凝土的粘度会随矿粉掺量的加大而则增大,甚至板结抓底。因此实际使用时,应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同,合理地确定矿粉掺量。
      3.2 注意调整混凝土的凝结时间 矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比,具有一定缓凝效果。因此,应注意调整混凝土的凝结时间,特别是日平均温度不足 10℃时,应调整混凝土配合比,降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。
    3.3注意混凝土的养护 矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻,应加强与施工方沟通,确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用。
      4 结论
      ①矿粉及粉煤灰取代部分水泥,能减少水化热,延缓凝结时间,改善混凝土的工作性能,提高抗渗性。
      ②采用矿粉可以利用工业废料,保护环境,符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说,也是降低成本的一项有效措施。