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混凝土矿渣!矿渣粉细度对混凝土性能的影响

该文是混凝土矿渣论文范文,为你的写作提供相关参考。

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(山西电建四公司山西太原030012)

【摘 要】矿渣粉现在是混凝土中一种不可缺少填充料,但如何使它的性能发挥到极至,是我们目前需要研究的课题,通过对它的细度进行分析可以极大地提高它在混凝土拌合物的有效作用,同时可以极大地提高混凝土的强度和耐久性.

【关键词】矿渣粉;细度;比表面积;工作性能

混凝土材料是当今用量最大的一种建筑材料,对混凝土的品质指标和经济指标提出了越来越高的要求.高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)研究和应用成为当前国内乃至国际上的热点,人们不但要求混凝土强度能够达到要求,而且希望它有很好的耐久性且能降低混凝土成本.活性矿物掺合料是继化学外加剂之后在混凝土工程上得到普遍应用,因此将矿物掺合料称为高性能混凝土的第六组分.

矿渣粉作为混凝土活性掺合料最为重要的一种,它在我国的应用始于1994年,并在混凝土的发展史上起到很大的作用.但对它的使用仍然存在者不同的看法.作者经过多年的使用发现矿渣粉细度的变化对混凝土的各项性能起到很大作用.

1. 矿渣粉的细度

矿渣粉是符合《用于水泥粒化高炉矿渣》(GB/T203)标准的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨达到相当细度且符合相应活性指数的粉体.其技术要求比表面积不小于300m2/Kg. 由于不同的生产厂家采用不同的球磨机,生产的矿渣粉细度也不同.本文主要是针对不同细度的矿粉掺入混凝土效果进行分析,以便于寻找出最为合理的细度.

2. 矿渣粉在混凝土中的作用

水泥中C3A、C4AF含量过高、碱含量过高、石膏掺量和种类不适、形态不适等,均会导致坍落度损失过大,并直接影响混凝土的泵送性能.而矿渣粉掺入混凝土中不但改善混凝土的和易性还可起到低水化热、提高早期强度、提高耐久性、耐侵蚀性、耐热性、与钢筋粘强力强等优点,同时明显改善混凝土强度进而提高混凝土强度等级.

2.1活性效应.

矿渣细磨后,大大激发了矿渣的潜在活性,水化时可迅速消耗熟料的水化产物氢氧化钙,使水泥进一步水化,致使水泥浆体结构更密实,强度更高.

2.2细小颗粒填充效应.

通常情况下,由于水泥颗粒分布不合理,颗粒间空隙较大,对于新拌水泥浆体,除满足和易性所需水外,还有一部分水将填充于浆体中,造成水泥浆所需量较大,最终影响强度.在混凝土中掺入一定量比水泥颗粒细小的细磨矿渣,改善粉体材料在混凝土中的粒度分布,混凝土最紧密堆积值会增大,优化混凝土的孔结构,浆体中填充于颗粒间的水减少从而提高混凝土强度.

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2.3化学反应速率.

磨细矿渣和熟料的接触面积将增大,加快了矿渣吸收孰料不化析出的氢氧化钙速率,从而快速形成二次水化产物.提高了水泥早期强度并比传统矿渣水泥凝结时间缩短.

2.4增加了保水性、减少泌水.

由于磨细的矿渣粉表面积增大,表面光滑且性能稳定,在混凝土中起到类似机械零件中润滑油的作用,减少摩擦阻力,改善混凝土的和易性.掺矿渣粉的混凝土提高了胶凝材料的水化速率,减少了混凝土中的游离态水溶含量降低混凝土的拌和用水量也就消除了混凝土的泌水性,提高了混凝土的保水性.

2.5降低混凝土的坍落度损失.

掺入矿渣粉的混凝土,矿渣取代部分水泥,减少水泥用量,无形中减少C3A、C4AF的含量,早期水化热减少,消耗的用水量少,坍落度损失减少.磨细的矿渣粉合理的填充了混凝土中的空隙,起到润滑作用,改善混凝土的和易性,便于混凝土施工.常规混凝土由预拌混凝土站运至施工场地的一段时间内,混凝土的流动性会降低,即混凝土会出现坍浇度损失,坍落度损失过大对混凝土的泵送和振捣不利.

2.6降低混凝土早期水化热、提高混凝土耐久性.

矿渣微粉替代水泥后降低混凝土单体积中胶结料的水化热的总量同时也延缓放热速率,大大减少体积混凝土的温升裂纹和降低由于水化热引起的温度变化所引发的开裂.

对有硫酸盐侵蚀的环境,掺有矿渣微粉的混凝土,对抵抗硫酸盐侵蚀性能也显著提高.矿渣磨细后加到混凝土中 ,一方面矿渣微粉粒子本身填充孔隙 ,堵塞连通孔道 ,使混凝土的密实性提高 ,同时矿渣微粉水化产生的C S H凝胶也使混凝土结构进一步密实 ;另一方面 ,由于矿渣取代了部分水泥熟料 ,对混凝土中C3A(铝酸三钙 )的总量有稀释作用 ,从而减少了钙矾石等膨胀性产物的生成 ,增强了混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力.

3. 矿渣粉细度对混凝土工作性能的影响

依据《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2008)标准中技术指标对细度的要求,S75:≥300m2/Kg; S95:≥400m2/Kg; S105:≥500m2/Kg.

矿渣粉颗粒细度的大小直接决定着混凝土用水量的多少,因为矿渣粉颗粒的细度小于水泥的细度,因此它具有比水泥更大的比表面积,具有良好的分散的粉体颗粒可填充在水泥粒子间隙,置换出其中的填充水,提高了水泥石的密实度.这一作用相应地会提高混凝土自由水的数量可增强混凝土拌和物的流动性.

矿渣粉粉体在水泥粒子间的填充,无凝会置换出空隙水而增加混凝土中的自由水,呈现出减水作用,但粉体颗粒因表面润湿和吸附作用也同样会消耗水,消耗水的程度与粉体比表面积也有着直接的关系,比表面积越大,颗粒表面亲水性越强,则消耗的水量就越多.若填充水泥粒子间空隙释放用水量大于粉体润湿所需的用水量,会使混凝土的流动性提高.反之测混凝土用水量会提高.矿渣粉粉体的细度并不是越大越好.本文所讨论的就是矿粉细度对混凝土各项性能的影响.

我们选用某矿渣粉细度介于300m2/Kg至650m2/Kg之间的矿渣粉七种细度进行试验,我们以较为常见C40及C50混凝土为例.

C40混凝土的各项指标.

3.1C40混凝土配合比(Kg/m3)(见表1).

3.2混凝土拌合物的性能(见表2).

3.3混凝土力学的性能(见表3、图1).

3.4C50混凝土配合比(Kg/ m3)(见表4).

3.5混凝土拌合物的性能(见表5).

3.6混凝土力学的性能(见表6).

4. 总结

4.1从各项数据显示矿渣在细度:比表面积为510m2/Kg时,填充水泥粒子间空隙释放的水量大于粉体润湿所需的水量之值最大.即混凝土所需的用水量值最小.

4.2从各项数据显示矿渣在细度:比表面积为510m2/Kg时,混凝土强度值都表现出峰值,矿渣粉比表面积继续增大,强度值也不会再增大(水灰比不变时).

4.3从各项数据分析,矿渣粉比表面积达到510m2/Kg,用于掺入混凝土各项指标均达到最优,继续增加不仅会增大磨细成本,同时还会提高混凝土用水量,增大混凝土水胶比,反而会降低各项指标值.

[文章编号]1006-7619(2012)02-27-132

[作者简介] 王志芳(1982.03.20-),女,学历:大学本科,职称:助理工程师.2002年毕业于山西建筑职业技术学院工业与民用建筑专业. 2002年7月在山西电建四公司土建试验室工作.2011年11月至今任电力培训中心北田项目部土建试验现场负责.

张民宝(1973.05.16-),男,学历:大学本科,职称:高级工程师.1996年毕业于河北建筑科技学院(现为河北工程大学),于同年7月山西电建四公司参加工作,从事土建技术工作,2001年任土建检测室主任工程师至今.

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