1、磨細(xì)礦渣粉對混凝土性能的影響2010年第l7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION0建筑與工程0科技信JI磨細(xì)礦渣粉對混凝土性能的影響孫慧玲(中交一航局第四工程有限公司中國天津300456)【摘要】本文通過對單獨摻加礦渣粉與粉煤友取代部分礦渣粉復(fù)合配制混凝土進(jìn)行拌合物性能,抗壓強度與耐久性的試驗,并對試驗結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析.闡述了磨細(xì)礦渣粉對混凝土的和易性,凝結(jié)時間,抗壓強度,抗?jié)B與抗凍融性能以及抗氯離子滲透性等混凝土性能的影響.【關(guān)鍵詞】礦渣粉;粉煤灰;混凝土;強度;耐久性O(shè)前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.混凝土的應(yīng)用越來越多,越來越廣泛,生產(chǎn)混凝土的原材料也得到了迅

2、速的發(fā)展.各種摻合料的使用,不僅降低了混凝土的成本.而且改善了混凝土的性能,擴大了混凝土的品種,礦渣粉是由煉鐵時排出的水淬礦渣經(jīng)一定的粉磨工藝制成具有一定的細(xì)度和顆粒級配的微粒.水淬急冷阻止了礦物結(jié)晶,因而形成了大量的無定形活性玻璃體結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有較高的潛在活性.在水泥熟料,石膏等激發(fā)劑的作用下,其活性被激發(fā)出來,能起水化硬化作用而產(chǎn)生強度.礦渣粉一般都粉磨的比水泥細(xì),和它表面的玻璃質(zhì),不僅對水泥有填充作用,而且能夠減少水泥和混凝土的用水量,加上它的緩凝作用和密度與水泥接近.因此它比較容易拌制成用水量少,流動性好,坍落度損失小的混凝土.1檢測依據(jù)1.1普通混凝土拌合物性能試驗方法,GB,

3、r500802002.l_2普通混凝土力學(xué)性能試驗方法,GB/T200812002.1-3混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南,CCESOI一2004.1.4普通混凝土長期性和耐久性能試驗方法,(GBJ821985).2原材料2.12.2粉.2.32.42.52.6水泥:大宇42.5醬通硅酸鹽水泥.礦渣粉:中礦宏遠(yuǎn)生產(chǎn)的$95礦渣粉.山東大元生產(chǎn)的$75礦渣粉煤灰:青島電廠I級粉煤灰,材料質(zhì)量達(dá)到I級粉煤灰要求.砂:青島平度砂子,細(xì)度模數(shù)2.8.石:青島膠州5-25mm碎石.外加劑:青島筑友NFUI高效減水劑,PCII型引氣劑.3試驗3.1單摻礦渣粉混凝土配合比設(shè)計見表1.表1混凝土配合比接合料水泥

4、摻合料用水膠砂(kg,石(kg,外加編號摻量(kg/量(k劑備注(%)m3m)比m,ln3(%)3.1.10367O0.51788lO451.6中礦3.1.210330370.5l78810451.6中礦3.1-320294730.51788lO451.6中礦3.1.430257l100.5l788lO451.6中礦,3.1.5402201470.51788lO451.6中礦3.1.640220147O.517881O451.6大元3.1.7501831840.517881O451.6中礦3.1.8601472200.51788lO451.6中礦3.2用粉煤灰代替部分礦渣粉混凝土配合比設(shè)計見表

5、23.3加入引氣劑后單摻礦渣粉混凝土配合比設(shè)計見表34試驗結(jié)果與分析4.1試驗結(jié)果146,抗壓強度以空白試驗(不摻加摻合料)的抗壓強度為基準(zhǔn),測算加入摻合料后抗壓強度達(dá)到基準(zhǔn)值的百分比.60天時依據(jù)28天的基準(zhǔn).表1,2,3各配合比的試驗結(jié)果見表456表2摻入粉煤灰混凝土配合比摻合料摻摻合料用量(%)水泥量(%)水膠砂石外加比劑備注編號礦渣粉煤(%)礦渣粉煤粉灰粉灰3-2.1555147202l80.5l788lO451.6中礦3.2.25010147184370.517881O451.6中礦3.2-3401018314737O.5l788lO451.6中礦3.2.43515l83128550

6、.517881O451.6中礦3.2.5302018311O730.5l7881O451.6中礦3.26l52522055920.51788lO451.6中礦3.2.7l52522055920.5l788lO451.6大元表3摻入引氣劑混凝土配合比摻合水泥摻合砂石外加劑編號料摻料用水膠量(%)比減水引氣劑(%)劑(%)3_3.1402461640.447881O451.60.O23_3.2502O52O50.4478810451.6n023_3_3601642460.447881O451.60.O23.3.440270l800.4078810451.60.023.3.5502252250.40

7、7881O451.60.o23.3.66018O2700.4078810451.60.02表4表1,2混凝土拌臺物性能試驗結(jié)果坍落度泌水率l小時坍凝結(jié)時間編號粘聚性落度(ram)(%)損失初凝In)終凝(n)3.1.1170一般2.1603477273.1.217O較好2.7453547463.1.3185較好2.9453677353.1-419o很好3.03537575l3.1.5210很好3.5353807643.1.6l65較差6.8303837583.i.7200很好4.2303977633.1.8195較差4.7304047693.2.1205一般4.2354157623.2.221

8、0較好4.0354277743.2-3200很好3.9354207883.2.419o很好3.3404297793.2.5l90很好3.540428792r3.2.6185很好3.2404357973.2.7l70一般5.745424784科技信息.建筑與工程o2010年第17期表5表1,2混凝土強度試驗結(jié)果抗壓強度(MPa)編號3d基準(zhǔn)%7d基準(zhǔn)%28d基準(zhǔn)%60d基準(zhǔn)%3.1.122.610029.610037.610040.21003.1.220.99228.99838.110140.51013.1I320.39028.49639.9l0641.6lo33.1.4l8.18026.289

9、40.81O942.71O63.1.517.67825.78741.61l143.11o73.1.615.46823.17837.49940.71013.1.716_37224.98438.41o243.41O83.1.814.96623.88036.99844.2ll03.2.114.26323,27837-49945_41l33.2.213.15822.07438.610346.7ll63.2-314.96623.17840.210746.91173.2.414.06221.48137.29946.5l163.2.5l3.45920.67236-49747.31l83.2.614.6652

10、1.87439_310546.21153_2.711.75217.96034.29040.4lo0表6表3混凝土耐久性能試驗結(jié)果坍落度含氣量56天通28天氯相對動彈編號離子擴散(mm)(%)電量(C)系數(shù)(m2/s)模量(%)3-3.11955.71059.35.76x1o-1.179.83.3.21905.2962.44.94xl0-1.180.5J3_3-32054.9793.84.33xl0-121.282.13_3.41805.3l131.26.89xl0-121.281.73-3.5l8O5.0838.74.68x101_382.43_3.619O5.9664.74.04x1o-1.

11、584.64.2試驗結(jié)果分析4.2.1單摻礦渣粉時,隨著礦渣粉摻量的增大混凝土坍落度增加,粘聚性變好,泌水率增大.隨著礦渣粉摻量的進(jìn)一步增加,坍落度開始降低,粘聚性變差;混凝土可視為連續(xù)級配的顆粒堆積體系,粗集料的間隙由細(xì)集料填充,細(xì)集料的間隙由水泥顆粒填充,而水泥顆粒之間的間隙則需要更細(xì)的顆粒來填充,礦渣粉的粒徑比水泥小,因此,填充水泥顆粒間的空隙,使其密實,可使在水泥顆粒問的水分得以釋放,成為自由水.降低標(biāo)準(zhǔn)稠度下的用水量,在保持相同用水量的情況下又可增加流動度.表現(xiàn)出混凝土的坍落度改善It;而山東大元生產(chǎn)的$75礦渣粉比表面積較大.礦渣粉顆粒不能有效的填充到水泥顆粒之間,起不到填充作用,

12、取代水泥后混凝土的流動性與粘聚性反而不如取代前.當(dāng)?shù)V渣粉的摻量超過一定限度后,由于超細(xì)粉含量的增多,增加了礦渣粉顆粒表面的吸附水量,因此,混凝土的坍落度值降低.隨著礦渣粉摻量的增加,坍落度損失減少,凝結(jié)時間延長,這是因為礦渣粉的水化比純水泥要慢.礦渣粉的摻人使混凝土中的水泥實際用量降低,整個混凝土的水化速度減慢,從而造成了混凝土的坍落度經(jīng)時損失減小.凝結(jié)時間延長.單摻礦渣粉混凝土的抗壓強度隨礦渣粉摻量的增加而降低.混凝土的3d和7d抗壓強度低于空白樣,28d和60d抗壓強度接近甚至高于空白樣,表現(xiàn)出明顯的增強效應(yīng).這主要是因為礦渣粉在早期主要起填充作用.活性還沒有完全發(fā)揮出來,隨著SiO:等活

13、性組分與水泥水化析出的CafOH)以及高堿性水化硅酸鈣發(fā)生二次水化反應(yīng).生成低堿性水化硅酸鈣,不但使水泥石中的水化膠凝物質(zhì)的數(shù)量增加,而且還改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu),降低混凝土的空隙率,從而提高混凝土的28d和60d的強度.4.2.2粉煤灰代替部分礦渣粉復(fù)合配制混凝土.摻合料量相同時,礦渣粉和粉煤灰復(fù)合配制混凝土與單摻礦渣粉混凝土相比,混凝土的坍落度明顯改善.這是由于充分發(fā)揮了礦渣粉和粉煤灰之間的工作性能互補效應(yīng).粉煤灰中富含的球狀玻璃體對漿體起到滾珠軸承作用,大大改善混凝土的流動性,減少泵送阻力,改善了礦粉的摻入所導(dǎo)致的混凝土粘聚性提高.使混凝土得到最佳的流動性和粘聚性的組合;當(dāng)粉煤灰取

14、代礦渣粉的量逐漸增大.這種互補效應(yīng)就會減弱,使混凝土的流動性降低.粉煤灰的摻人使混凝土的凝結(jié)時間明顯延長;這是由于粉煤灰對凝結(jié)時間的延緩程度高于礦渣粉.摻合料為30%時粉煤灰混凝土的終凝時間增加25.6%,礦渣粉混凝土的終凝時間增加8.2%/31.摻合料量相同時.礦渣粉和粉煤灰復(fù)合配制混凝土與單摻礦渣粉混凝土相比,混凝土的早期強度降低,但后期強度有所加強.這是由于充分發(fā)揮了礦渣粉和粉煤灰之間的強度互補效應(yīng).對硬化混凝土.早期發(fā)揮礦粉的火山灰效應(yīng),改善漿體和集料的界面結(jié)構(gòu).彌補由于粉煤灰的火山灰效應(yīng)滯后于水泥熟料水化.從而使的火山灰反應(yīng)生成物和水泥水化生成的凝膠數(shù)量不足導(dǎo)致與未反應(yīng)的粉煤灰之間界

15、面粘結(jié)不牢引起的早期強度損失41.后期發(fā)揮粉煤灰的火山灰效應(yīng)所帶來的孔徑細(xì)化作用以及未反應(yīng)的粉煤灰顆粒的內(nèi)核作用.使混凝土后期強度持續(xù)得到提高.4.2.3在混凝土中摻入礦渣粉能夠改善混凝土的耐久性能.隨著礦渣粉摻入量的增加,混凝土的28天滲水壓力增大,28天氯離子滲透系數(shù)減小,56天電通量減小,混凝土的抗氯離子滲透性增強,礦渣粉摻量的增加使混凝土的相對動彈模量增加,增強了混凝土的抗凍融性能;這是由于礦渣粉的粒徑比水泥小,填充到水泥顆粒間的空隙,使其更加致密,又由于礦渣粉摻入混凝土中能吸收部分Ca(O產(chǎn)生二次水化反應(yīng),水化產(chǎn)物進(jìn)一步填充了結(jié)構(gòu)孔隙,使結(jié)構(gòu)更密實抗?jié)B透性能更好.混凝土密實性的提高,

16、使混凝土抵抗冰脹應(yīng)力破壞的能力提高.混凝土的抗凍融性能增強.由于磨細(xì)礦渣混凝土的高抗?jié)B性而且磨細(xì)礦渣還具有較強的吸附氯離子的能力,因此能有效地阻止氯離子滲透或擴散進(jìn)入混凝土,提高混凝土抗氯離子滲透能力,摻人礦渣粉的混凝士比普通混凝土在氯離子環(huán)境中增強了對鋼筋的保護(hù)作用.5結(jié)論5-1單獨摻加礦渣粉,隨著礦渣粉摻量的增大,混凝土坍落度增加,粘聚性變好,泌水率增大,1小時坍落度損失減小,混凝土的凝結(jié)時間延長.但當(dāng)摻量超過4o%時,混凝土坍落度開始降低,粘聚性變差.單摻礦渣粉混凝土的抗壓強度隨礦渣粉摻量的增加而降低.混凝土的3d和7d抗壓強度低于空白樣,28d和60d抗壓強度接近甚至高于空白樣,表現(xiàn)出明顯的增強效應(yīng).5.2粉煤灰取代部分礦渣粉復(fù)合配制混凝土,摻合料量相同時,礦渣粉和粉煤灰復(fù)合配制混凝土與單摻礦渣粉混凝土相比.混凝土的和易性明顯改善.混凝土坍落度增加.泌水率下降.但混凝土的凝結(jié)時間明顯延長.坍落度和粉煤灰復(fù)合配制混凝土與單摻坍落度混凝土相比,混凝土的早期強度有所下降,后期強度增加,粉煤灰的取代量應(yīng)由試驗確定.5.3礦渣粉的摻入使混凝土的56d通電量與28d氯離子擴散系數(shù)降低