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          礦粉——粉煤灰復摻的復合效應

          • 分類:行業資訊
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2021-04-14
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          【概要描述】由于礦物摻合料與水泥礦物組成和顆粒級配方面的差異,礦物摻合料在混凝土中會表現出一定的填充效應、形貌效應、火山灰效應和界面耦合效應等。一方面來自顆粒級配、粒徑、顆粒形態和礦物組成的差異,可以相互填充,降低空隙率,提高密實度的正效應;

          礦粉——粉煤灰復摻的復合效應

          【概要描述】由于礦物摻合料與水泥礦物組成和顆粒級配方面的差異,礦物摻合料在混凝土中會表現出一定的填充效應、形貌效應、火山灰效應和界面耦合效應等。一方面來自顆粒級配、粒徑、顆粒形態和礦物組成的差異,可以相互填充,降低空隙率,提高密實度的正效應;

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          由于礦物摻合料與水泥礦物組成和顆粒級配方面的差異,礦物摻合料在混凝土中會表現出一定的填充效應、形貌效應、火山灰效應和界面耦合效應等。一方面來自顆粒級配、粒徑、顆粒形態和礦物組成的差異,可以相互填充,降低空隙率,提高密實度的正效應;另一方面比表面積和表面結構的差異,會增加用水量的負效應。兩種效應的綜合效果是礦物摻合料作用的體現,如果種類不同礦物摻合料的復合比例控制恰當,其復合后的正效應是可以大于單獨使用一種摻合料的正效應的。

          (一)水泥、礦粉、粉煤灰的復合效應

          (1)填充效應的復合

          在“水泥、粉煤灰和礦粉”組成的三元膠凝體系中,由于水泥、粉煤灰和礦粉的顆粒級配和粒徑的差異,如果三者比例恰當可以實現膠凝材料總空隙率最低,密實度提高,可以實現性能最大優化的目的。應注意的是,礦物摻合料的品種、質量的差異,均會引起三者最優復配組合比例的變化,應當以試驗為準,不能照搬經驗。

          (2)形態效應的復合

          礦物摻合料的來源或生產工藝的差別,造成顆粒形態的差異。如粉煤灰中含有大量的表面光滑的球狀玻璃體,具有良好的“滾珠、軸承”作用,降低顆粒間的摩擦力,提高流動度;礦粉在粉磨過程中造成顆粒表面粗糙,多棱角,不規則且表面粗糙的顆粒增加表面用水量,還會增加顆粒間的摩擦力,降低拌合物的流動性。另一方面,粉煤灰的親水能力較好,礦粉的憎水能力較好,兩者復合使用,可以做到優勢互補,改善混凝土性能。

          (3)界面耦合效應的復合

          在水泥水化的過程中會水化生成層狀平行于骨料表面的六方薄片Ca(OH)2晶體,離骨料越近,越容易生成。礦物摻合料的使用,一方面降低水泥熟料的含量,相應減少生成Ca(OH)2的量;另一方面礦物摻合料的二次水化反應,消耗掉一部分Ca(OH)2晶體,改善與骨料界面的過度層結構,礦物摻合料活性越大,這種作用越明顯。此外,礦物摻合料的填充作用可以降低過渡層的孔隙率。

          在混凝土拌制過程中骨料周圍會形成一層水膜,造成界面水膠比增大,界面處的水膠比越大,孔隙率也越大,在寬松的環境中的Ca(OH)2越容易沉積,結晶顆粒越大,礦粉、粉煤灰顆粒尺寸較小,保水性好,可抑制骨料周圍水膜的形成,提高混凝土中骨料與水泥石間的界面強度和密實性。

          (4)火山灰效應的復合

          粉煤灰和礦粉都可以與水泥水化生產的Ca(OH)2進行二次水化,提高混凝土的后期強度。礦粉中含有一定量的硅酸鈣,自身具有一定的水硬性,再加上礦粉的活性大于粉煤灰的活性,使用礦粉有利于早期強度提高。粉煤灰前期水化活性很低,28d前很少參與水化反應,使用粉煤灰的混凝土前期強度較低,后期強度提高。將兩者復合使用,充分利用二者的活性特點,使混凝土前后期都有合適的強度。此外,兩者復合使用可以延緩水泥的水化速度,推遲放熱峰,降低水化熱。礦粉、粉煤灰復摻具有優勢互補的作用,能明顯改善混凝土泌水,提高混凝土的抗滲性能、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性及后期強度等。

          (二)礦粉使用過程中應注意的問題及對策

          在混凝土生產實踐中,礦粉也是常用的礦物摻合料。在使用礦粉時,應先了解水泥中混合材的品種和數量。技術人員根據相關標準和規范要求認真對礦粉進行試驗,充分了解礦粉摻量對凝結時間、流動度以及膠砂強度的影響。當然也可以根據經驗直接進行混凝土試驗,找出適合本公司的混凝土配合比。礦粉使用初期應注意對各季節試驗數據的積累分析,然后根據不同部位,不同季節特點,采用不同的摻量生產混凝土,例如單摻礦粉時,以30%~40%為宜,大體積混凝土可以超過50%。

          在使用礦粉過程中,應嚴格控制其比表面積在400~500m2/kg之間,防止比表面積降低對混凝土拌合物帶來不利影響,如黏聚性降低,出現不同程度的離析、泌水現象;凝結時間延長;活性降低,造成早期強度降低,甚至影響28d強度。因此,礦粉使用過程中應應加強礦粉的試驗和質量控制,防止質量波動對混凝土產生不利的影響。

          在混凝土生產實踐中,處于經濟方面的考慮單獨使用礦粉的情況很少。通常將礦粉與粉煤灰復合使用,充分發揮兩者各自的優勢,改善混凝土的工作性、強度和耐久性。

          礦粉與粉煤灰復合使用時,在使用初期建議:粉煤灰摻量控制在15%以內,礦粉摻量控制在20%以內,大體積混凝土可適當放寬。同時應觀察60d或90d強度,以充分了解混凝土的后期強度,也應注意觀察對摻量混凝土拌合物凝結時間和泌水性的影響。

          礦粉與Ⅰ級粉煤灰復合使用時,粉煤灰可控制在20%以內,礦粉可以控制在40%以內,兩者之間的比例可以根據不同強度等級,不同技術要求進行調整。兩者復合使用,早期發揮礦粉的火山灰效應,改善漿體與骨料界面結構,彌補粉煤灰早期強度低的弱點。后期發揮粉煤灰的火山灰效應使混凝土后期強度持續得到提高。

          Ⅱ級粉煤灰的來源比Ⅰ級粉煤灰廣,且供應量充足,因此在商品混凝土攪拌站大量使用。但Ⅱ級粉煤灰的質量穩定性差,與礦粉復合使用時,粉煤灰的取代量宜控制在15%以內,礦粉宜控制在30%以內。由于礦粉的質量較Ⅱ級粉煤灰穩定,復合使用礦粉可以降低Ⅱ級粉煤灰質量波動給混凝土帶來的不利影響。

          冬期施工時,復合使用礦粉和粉煤灰會造成混凝土凝結時間延長,即使在泵送劑中添加早強劑對混凝土的凝結時間的改善效果也不明顯。因此,冬季總取代水泥量不宜超過40%,具體摻量應根據工程對凝結時間的要求,以及保溫措施等因素在充分試驗的基礎上確定。

          最后,在礦粉使用過程中還應注意混凝土澆筑后的養護問題,實踐中很多工地對養護工作都是流于形式,尤其是豎向結構,如剪力墻、柱等,由于不便養護,常常得不到有效的養護。因此,在使用礦粉過程中,商品混凝土攪拌站技術人員應加強與施工方溝通,確?;炷两Y構得到充分養護。

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