超细矿粉替代技术的应用

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摘要:阐述了用超细矿粉替代技术的工作性能,介绍了超精矿粉的对水泥性能的影响,对水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性的影响,对胶砂强度的影响,对混凝土性能的影响,对混凝土拌合物性能的影响等工程技术。对超细矿粉替代技术的应用总结,及以后需进行解决的问题。

Abstract: This paper introduces the working performance of super pure mineral powder, the impact of super pure mineral powder to engineering technologies, such as properties of cement, water consumption of cement standard consistency, setting time, stability, strength of adhesive sand, performance of concrete , the properties of concrete mixture, summarizes the application of super pure mineral powder substitute technology and problems that need to be solved.

关键词:超精矿粉;替代;影响;技术;总结

Key words: super fine ore powder;substitute;influence;technology;summarize

中图分类号:TU528 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0107-02

0引言

近十几年来,随着混凝土技术迅速发展,混凝土除了在强度等级上不断提高,性能不断改善外,对不同混凝土品种的要求也越来越多。另外,高强、高性能混凝土的发展,又极大地促进了建筑技术水平的提高。矿物掺合料作为配制高强、高性能混凝土关键材料之一,在混凝土技术的发展中起到了关键的作用。他不仅可以改善混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土的强度和耐久性能,同时还可以节约水泥,降低混凝土的成本;另外,在节约资源,保护环境方面将产生极高的技术、经济和社会效益。为此,我们进行了一些这方面的研究与应用,以下我们研究和应用的过程。

1原材料

1.1 水泥我们选用了两个厂家的42.5普通硅酸盐水泥。水泥28天强度分别为:1#42.5R28=56Mpa,2#42.5R28=54.5Mpa

1.2 砂河砂,具体指标见表1。

1.3 石5~25连续粒级的石灰石碎石。堆积密度1490kg/m3,含泥粉量为0.7%,压碎指标为8.5%.,针片状为7%。

1.4 外加剂外加剂选用萘系高效外加剂lei-1000,掺量1.5~3%,减水率20%。有机硅防水剂,掺量1.5~2.5%,减水率15~20%

1.5 掺合料为减少其它外掺料的影响,我们只选择了超细掺合料作为此次试验的掺合料。我们选择了细度为4000~5000cm2/g的超细粉,实测值为4600 cm2/g,其化学成分见表2。

2试验研究

2.1 对水泥性能的影响掺合料由于其水化的特殊性,与水泥共称为混凝土的胶结材料,胶结材料的性能直接影响混凝土的性能。所以,我们首先在实验室系统的研究了掺合料对水泥性能的影响。

2.1.1 超细矿粉对水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性的影响超细矿粉不同掺量对水泥性能的影响见表3。标准稠度用水量可反映水泥的需水性;凝结时间的控制,与工程需要息息相关,控制好凝结时间,对混凝土运输、泵送、浇筑、摸面及养护拆摸各工序的进行有极大的指导作用。另外,水泥的安定性是保证结构安全的首要条件。从结果看,掺合料掺量越大,水泥标准稠度用水量越小,初、终凝时间延长越明显,但都对安定性没有影响。说明超细矿粉的需水率要比水泥小,具有一定的减水作用。但掺加过多会对凝结时间有不良影响。

2.1.2 超细矿粉对胶砂强度的影响水泥胶砂的强度与混凝土的强度有很好的相关性,可测定掺合料的增强效果。结果见表4。结果显示,掺入超细矿粉后,三天强度偏低,并随掺量增加降低越多;但后期胶砂强度增长快,并可超出纯水泥强度。25%掺量增强效果最明显,但掺量到40%时,强度呈下降趋势。说明25%左右为最佳掺量。另外,掺加掺合料后,对水泥胶砂抗折强度随掺量增加而增加,说明掺加超细矿粉提高抗折强度有利。

2.1.3 超细矿粉对混凝土性能的影响根据其特性和价格,我们拟在C40以上的强度等级中应用。一方面替代水泥,降低成本;另一方面改善高强混凝土的工作性能。所以我们选择了C50强度等级的混凝土作为此次实验的研究对象。具体混凝土配合比见表5。

2.2 对混凝土拌合物性能的影响

2.2.1 混凝土坍落度及坍落度经时损失坍落度是混凝土拌合物流动性能的主要表征,同时坍落度及坍落度损失的大小是表明混凝土运输、泵送和施工性能好坏的标准。本实验室在相同用水量的情况下,对基准混凝土与掺超细矿粉混凝土的性能进行对比试验。试验结果见表6。从结果可看出,掺加超细矿粉后,坍落度有明显的增加, 在不同掺量的情况下,坍落度经时损失较小。与水泥试验结果相吻合,说明超细掺合料加入后砼坍落度增加,坍落度经时损失减少。

2.2.2 对混凝土拌合物其它性能的影响混凝土的粘聚性、泌水性、凝结时间和含气量等指标是影响混凝土性能的重要指标,是对混凝土的综合性能的评定。试验结果见表7。从结果可以看出:①随掺量增加,混凝土拌合物坍落度增加,流变性能改善,混凝土粘聚性,匀质性有所改善。②含气量降低,空隙率和密实程度增加。③压力泌水减少,相对泌水率呈下降趋势,有利于泵送施工。④混凝土的初、终凝时间随掺量增加而延长,应注意早期强度发展情况。

2.3 对混凝土力学性能的影响①对混凝土抗压强度的影响。不同掺量超细矿粉混凝土立方抗压强度结果见表8。从结果看,掺加超细矿粉后,混凝土三天和七天强度均有所降低,掺量越大降低越多;28 天强度增加明显,均超过纯水泥混凝土。符合掺外掺料混凝土强度发展的特点。②对抗渗性能的影响。抗渗性能实验室采用掺超细矿粉混凝土与掺有机硅防水剂混凝土进行抗渗性能对比试验。试验结果见表9。

使用超细矿粉替代部分水泥后,混凝土的抗渗性能与有机硅抗渗性能接近,说明矿粉的掺加增加了混凝土的密实程度,改善了混凝土中的孔结构,使混凝土的抗渗性能有所提高。但由于高强混凝土本身的抗渗性能优越,在低等级混凝土中的应用应经进一步试验进行验证。

3应用效果

通过对实验结果的分析,我们进行超细掺合料的工程应用,应用的范围为C35~C50强度等级范围内,掺量为25%。有少数应用在C30、C25强度等级中,应用的工程有十几处,应用效果良好。在对G107线岳阳白泥湖一桥加固改造工程中,拱圈拱缘下侧增设三道C30加劲板,在施工中进行超细掺合料的混凝土,明显的密实程度增加了,并改善混凝土拌合物的流动性,提得了明显的效果。

4应用总结

4.1 改善混凝土拌合物性能掺加超细掺合料后,混凝土拌合物流动性明显改善,坍落度损失减少,粘性降低,更易于泵送施工现场浇筑。混凝土匀质性好,施工现场结构表面光滑,混凝土成型质量好。

4.2在替代水泥的情况下,可提高混凝土强度由于掺合料的火山活性及其二次水化作用,吸收水泥水化产生的Ca(OH)2,加速水泥水化及水化程度,提高水泥石的密实程度,改善Ca(OH)2的结晶形态,提高水泥石与集料间的界面粘结强度,从而提高了混凝土强度。工程应用和试验的结果也验证了这一点。

4.3 降低了混凝土单方成本由于可取代水泥,与水泥每吨的单价有70~90元的差价,而且取代量高,同时,水泥用量减少,而超细掺合料本身的需水量比水泥小,有一定的减水效果,使外加剂的用量也同时降低,通过计算,不同强度等级的混凝土可降低材料成本8~15元/立方米。经济效益非常可观。

4.4材料稳定性好,使用方便在使用过程中,我们曾对每批超细矿粉进行了抽检,其细度在4600~5000之间,通过应用效果也可验证材料的稳定性。

4.5 可解决高强度等级混凝土的碱-集料反应的要求在二、三类工程中需要求混凝土每立方米中引入的总碱量不超过3公斤,而即使使用低碱水泥,在水泥用量超过450公斤,也很难达到。利用超细矿粉就能很好的解决这个问题。由于矿粉类掺合料可吸收一部分碱,而他在混凝土碱含量计算中要有一个0.5的之间系数,而且掺加超细掺合料的高强混凝土水泥产量都在450公斤以下。所以,掺加超细掺合料是解决高强高性能混凝土碱-集料反应要求的最有效、最直接的方法。

4.6 对大体积高强混凝土生产是一个福音大体积混凝土的施工,对凝结时间,温升速度的控制等要求非常严格,掺超细矿粉解决了这个难题。它在延缓凝结时间,降低水泥用量的同时减少水化热的优点,使大体积混凝土的施工正常进行。

4.7 工程应用中应注意与粉煤灰等其它外掺量共同使用,效果更佳,但应注意混凝土的泌水现象,适当增加砂率。保证工程施工的正常进行。

5 存在不足及问题探讨

①早期强度偏低,不利于冬季施工。②对现场养护要求高。由于早期强度偏低和二次水化的原因,掺超细矿粉的混凝土后期水化需要充足的水分供应,用于商品混凝土水灰比偏小,自养能力差,所以,对后期养护的要求严格,而工程现场大多很难达到后期养护的要求,或养护期短,造成现场表面混凝土出现收缩裂缝等缺陷。③长期的耐久性能没有试验依据,缺乏大规模应用的经验。鉴于自身试验条件的限制,混凝土的抗碳化性能、收缩性能等试验没有实际应用的数据,对于这些性能的研究都是我们以后需进行解决的问题。

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