掺合料混凝土技术的研究与应用.pdf
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1、第 1期 ( 第 3 3 2 期 ) 吉 林 水利 2 0 l O年 1月 文章编号1 0 0 9 2 8 4 6( 2 0 1 0 )0 1 0 0 1 7 - 0 4 掺合料混凝土技术的研究与应用 杨 ( 吉林建 筑工程 学院 , 迪 吉林长春1 3 0 0 2 1 ) 接要 本文通过查阅走量相关资料 。主要从矿物掺合格的作用原理和应用等凡方面论述 了掺合料混凝土的优 势,使用 现状和存在的问题,并给予展望。 关键词 掺合料 混凝土;掺合料;激发剂;双掺技术 中图分类号T V5 4 4 文献标识码 B 混凝土作为工程建设 中最大宗的建筑材料 , 其技术 的进 步 ,一直为业 界所关注 。通
2、常 ,我们 把在混凝土中掺加矿物质材料替代部分水泥的混 凝土称 作 “ 掺合 料 混 凝 土 ” 。与传 统( 纯水 泥 ) 混凝土相比,掺合料混凝土具有或者性能改善或 者造价降低 的特点 ,因此 是混凝 土技术进 步的一 个重要方 向。本 文着重介 绍了矿物掺合料 的作用 效果和机理 ,以及一些实 际应 用技术 和应用过程 当中存在 的问题 并提 出些 自己的看法 。 1 常用掺合料 的品种及性能特点 在混凝 土 中使 用掺 合 料 ,不 仅 能 够 降低 成 本 ,而且使 用 得 当能够 有 效 地 改 善混 凝 土 的强 度 、工作 性和耐久 性 。掺合料通 常可按来源分为 人造和天然两
3、种 ,按性质分 为活性和非活性 ,其 中最常用的矿物掺合 料 皆为活性 掺合料 。 1 1 常用矿物掺 合料简述 1 1 1 粉 煤 灰 粉煤 灰又称飞灰口 ,主要来 自于燃煤 电厂排 放 出的粉尘 ,是一种颗 粒非常细 以致 能在空气 中 流动并被 除尘设 备收集 的粉状物质 。粉 煤灰的主 要成分为 S i 0 。 ,Al : O 。 和 F e 0。 ,有些 时候含 有 比较高 的 C a O。粉 煤灰 外 观 类 似水 泥 ,胶 凝 性 差 ,是 目前用量 最大 的混凝 土掺合料 。 1 1 2 矿 渣 粒化高炉矿渣是溶化的矿渣在高温状态迅速 水淬而成。矿渣的主要化学成分为 S i O
4、 : 、C a O、 Al 。 O。 。矿渣有碱 性 、酸性 和 中性 之 分 。酸 性 矿 渣的胶凝 性 差 ,而 碱性 矿渣 的凝 胶性 好 。因此 , 收稿日期2 0 0 9 1 1 2 3 矿 渣微粉应选用碱 性矿渣 。 1 1 3硅 灰 硅灰是电弧炉冶炼金属或硅铁合金时的副产 品。硅灰的 主要 成 分是 S i O :一 般 占 9 O 以上 , 绝 大部分是无定形 的氧化 硅 。硅灰很细 ,用透气 发测 得的硅灰 比表面积 为 3 4 4 7 m g ,用 氮 吸 附法测量 ,一般 为 1 8 2 2 m g。 1 1 4石 灰 石 粉 石灰石粉具有 比熟料 易磨性 好的优点 。合
5、理 的掺量在水泥体系中能改善整个体系级配 ,在应 用过 程中能起 到矿 物减水 的作用 ,也可作 为激发 剂使用 。 1 1 5其他矿 物掺 合料 矿物 掺 合 料 还 有 沸石 粉 ,高岭 土粉 ,石 英 粉 ,稻壳 灰等 。 2 掺合料 的作用与机理 2 1 作用效 果 在混凝 土 中加 入适 量的矿物掺合料 ,可 以部 分 替代 ,降低 工程成本 ,减小水化热 的危害 ,对 混凝土的力学 、耐久性、工作性均有改善。 2 2作用机理 1 )火 山灰效 应 ( 活性 效应 ) :由于矿物掺 和 料 的化 学组成 主要为 S i O : 和 Al : O 。 这两种 物质 , 能够与水泥水泥水
6、化产物中的 C a( OH) :发生 反应 ,生成 CS H 和 Af t 。 2 )微集料效应:矿物掺合料粒径很小,如 硅灰达到纳米级别 ,未水化的颗粒可以填充到水 泥石或水泥石与集料界面处孔隙当中,使混凝土 一 1 7 吉林 水利 掺 合料混 凝土技 术的研 究与 应用 杨 迪2 0 1 0 年 1月 结构更加密实,从而提高混凝土强度 ,改善其耐 久性 。 3 )形态效应 :矿物掺合料的颗粒形状多 为 球形,如粉煤灰颗粒为球形 ,可以在混凝土浆体 内起到类似 “ 滚珠”作用,提高流动性 ,提高流 动性 的同时还 改善 了粘 聚性和保水 性 ,更 加利 于 泵送施工 。 3 掺合料混凝土 的
7、应用技术 3 1 激发剂 的应用 3 1 1 激发原理及 激发剂 种类 基 于各类 矿物掺合 料与水泥水 化反应 的特点 和作用机理 ,为使矿物掺合料起到更好的应用效 果 ,所选择的激发措施主要有物理激发和化学激 发 引。 1 )物理激发 物 理激 发 主要 是 通过将 矿 物掺 合料再次磨细,显著增大其比表面积,而且会增 加原子的活性中心数量 4 。使其与水泥水化更加 迅速 ,可 以填充 更小孔 径级 别 的有 害孔 隙 。 2 )化学激发 主要是通过加入某些化合物能 促进 s i O,Al O键 断裂 ,使 S i O 一四面 体形成缺陷 ,并在常温下能使粉煤灰参与水泥水 化 的进 程L
8、6 ,分别 见 图 1 ,图 2 。 图 1 掺加激发剂的矿物掺 合料混凝土 图 2 未掺加激发剂的矿物掺合料混凝土 3 1 2激 发 剂 的 选择 对于掺加了矿物掺合料的混凝土来说 ,激发 剂的选择是 尤为 重要 的 ,主要 依据 以下 两原 则 : 一 是依据矿物掺合料的化学组成 ,如钙硅比高低 选择激发剂。二是依据实际工程要求 ,如早强要 求 ,工作性要求等采用物理与化学复合激发无疑 也将 具有更好 的效 果 。但 不论 是物理 激发还 是化 学激发或是复合 激发技 术措施 ,除考虑激 发效果 外 ,还应考虑经 济 因素 与实际施 工的可行 性 。 3 2 矿 物掺合料 的复合 应用 技
9、术 由于使用单一的矿物掺合料在改善混凝土性 能的同时也带来了一些 问题 ,如早期强度下降。 矿渣和硅灰虽然对早期强度影响较小,收缩增 大 9 ,所以人们开始尝试将 多种掺合 料复合使 用 。 在复合使用矿物掺合料时,首先,需要注意 颗粒级 配的合理搭 配 ,因为 颗粒越 细则需水 量增 大,不易满 足泵送要求 ,过粗则 影响掺合料活 性 。其次,还应注意矿物掺合料间化学性质的复 吉林 水利 掺合 料混凝 土技术的研 究与应 用 杨 迪2 0 1 0年 1月 合应用,掺合料依据 S i O 含量和活性。 。 ,被 分为酸性及中性活性混合材、碱性及中性惰性混 合材和碱性活性混合材三类。各类混合材的
10、复合 应用 ,即混合材 的酸性和碱性 、活性 与惰 性 的合 理搭配 ,对提高混凝 土性能有 良好 作用 。 根据实 验 表 明n ,掺加 矿 渣 和 石 灰 石 粉 的 混凝土早期强度和后期强度均高于单掺矿渣 ,3 d 和 2 8 d抗 折和 抗压 强 度分 别 提高 4 4 7 和 l 7 3 ,2 8 ,而掺 加矿 渣 、沸 石 、石 灰 石 的 一 组虽 然 3 d 抗 折强度较 之下 降 2 , 但 2 8 d 抗 折 强度升 高 4 ,3 d和 2 8 d抗 压 强度 提 高 1 4 7 5 ,具体 结果 如 下表 l 。这 是 因为 多 种 矿物 掺合 料复合使 用时 。惰性掺
11、合料可 以激发活 性掺 合料 起到类似晶种 的作用 ,使水化反应快 速顺利进行 。 表 l 混合 材 组成 方 式 对 混凝 土 强 度 的影 响 抗 折 强 度 抗 压 强度 序号 矿物掺合料种类 水灰比 3 2 8 3 2 8 l 矿 满 2 矿渣 石灰石 3 矿渣 石灰石 沸石 3 3 矿物掺 合料与化学外 加剂的复 合 作 为现代混凝 土的最新 常用组分 ,矿物掺合 料和化学 外加 剂 的 相 容性 得 到 了 人 们 的 普 遍重 视 因为这直接 影响 了混凝 土性 能的 好坏 重 庆大学 蒲 心诚H 。 教 授通 过 将几 种 矿 物掺 合料分别单掺和双掺,并与高效减水剂复合分析
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