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矿粉在商品混凝土中的应用

信息来源:hunningtu.biz  时间:2006-11-28  浏览次数:456

  [摘要] 本文介绍了矿粉在商品混凝土中的试验和应用情况,并分析了矿粉对混凝土性能的影响,说明采用矿粉取代部分水泥,可改善混凝土拌合物性能、保证中长期力学性能、提高抗渗性能。同时介绍了矿粉在商品混凝土应用过程中应注意的问题。[关键词] 商品混凝土;抗压强度;矿粉;活性指数0 前言  近年来,随着东园西区创建、房地产开发以及城市基础设施建设的全面发展,苏州市商品混凝土行业快速发展,但竞争非常激烈。要想在这一市场中占得一席之地,第一,必须确保混凝土的质量并提供优质的服务,树立企业品牌形象,扩大市场影响力;第二,在保证质量的前提下,控制产品的成本,理论上可通过使用高效减水剂和矿物掺合料降低单方水泥用量。但就目前情况而言,聚羧酸盐类等高效减水剂价格昂贵,且商品混凝土中C25~C40中低强度等级占绝大多数,使用后成本反而提高;粉煤灰的应用技术已经非常成熟,但其强度发展慢,在掺量上又有严格的限制,很难再有潜力可挖,而矿粉胶凝系数高、强度发展比粉煤灰快,可改善混凝土拌合物性能和长期性能,同时,矿粉与水泥存在一定的价差,等量取代后经济效益是显而易见的。因此,矿粉已成为理想的掺合料逐渐被广大混凝土企业采用。我们在矿粉的应用方面作了一些试验工作,并通过工程应用得到一些体会,本文就此方面情况作以介绍。1 试验用原材料1.1 矿粉:南京梅宝新型建材有限公司生产,S95级,其性能见表1表1 矿粉性能主要化学成分比表面积(m2/kg)密度(g/cm3)烧失量/%Cl –/%SO3/%流动度比/%活动指数SiO2Al2O3CaOMgO7d28d32.915.3637.0410.524362.90-0.380.0070.0710576.21071.2 水泥:苏州天山水泥有限公司生产,普通42.5级,其性能见表2表2 水泥主要物理性能标准稠度用水量/%安定性抗折强度 /MPa抗压强度 /MPa3d28d3d28d28.6合格6.08.728.456.01.3 粉煤灰:苏州望电粉煤灰分选厂生产Ⅰ级灰,其主要性能见表3表3 粉煤灰性能细度(45 μm筛子)/%烧失量 /%需水量比 /%SO3 /%9.64.72950.141.4 砂:天然河砂,其主要性能见表4表4 砂的主要性能细度模数含泥量 /%泥块含量 /%表观密度g/m32.50.5026301.5 碎石:湖州5mm~31.5mm连续级配碎石,其主要性能见表5表5 碎石的主要性能含泥量 /%泥块含量 /%压碎指标/%针片状颗粒含量/%表观密度g/m30.205.26.326801.6 外加剂:苏州工业园区同盛新材料有限公司生产的TS301高效减水剂,掺量为c×1.5%时,减水率为18%2 试验方法  配合比设计参照JGJ55-2000并结合经验进行;拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行;抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行;耐久性测定根据JGJ82-85进行。3 混凝土配合比及性能试验  3.2 混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验,详见表6及图1~图4,分析如下:  3.1.1 水胶比较大时(本试验中为0.60,0.52,0.42),矿粉等量取代部分水泥,随着矿粉掺量的增加,3天、7天强度近似线性降低;28天、60天强度,当掺量为30%以下时,变化不大,随着掺量的增加略有上升,至30%时最高。3天、7天强度与28天、60天强度结果比较,可见随着矿粉掺量的增加,强度增加幅度增大,即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。  3.1.2 水胶比较小时(本试验中为0.35),矿粉掺量为0-30%时,随着矿粉掺量的增加,7天、28天强度递增,掺30%时最高,但掺30%时粘性较大,因为矿粉比表面积超过400m2/kg,在某合适掺量时,因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能,但在高强度混凝土(低水胶比)中,掺量太大更增加了粘聚性,易造成泵送和施工困难。  3.1.3矿粉等量取代部分水泥配制混凝土,达到相同的坍落度时,比基准混凝土的需水量低,且置换率越大,需水量越小。实际试验和应用中,为达到相同的坍落度,可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土(较大水灰比)中,随着矿粉掺量的增加,调整用水量或减水剂用量,混凝土达到相同的坍落度时,流动性增大。  3.2 抗渗性能试验 为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能,我们采用水胶比为0.42,矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个混凝土抗渗标准试件,标养28天后进行抗渗试验,试验水压从0.1MPa开始,每隔8h增加0.1Mpa,逐级加压1.4 Mpa并持压8小时后停机,此时两组试件顶面均无渗水现象,劈开后观察渗水情况,不掺矿粉的试件渗水高度在30mm-50mm之间,矿粉掺量25%的试件渗水高度在0-10mm之间。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好,抗渗透能力强,适用于钢筋混凝土防水结构。表6 混凝土配合比及性能水胶比矿粉掺量/%水泥矿粉粉煤灰水TS301/%坍落度/mm和易性混凝土抗压强度/ MPaR3R7R28R600.600249-591851.1180粘聚性一般17.224.133.2-2020160571801.118514.221.636.6-3017190571801.119012.620.837.2-40141120571801.018011.419.636.4-0.520295-611851.5180和易性良好-30.741.645.51523552591801.5180-28.741.847.02022069571801.5190-28.140.944.82519684571751.5180-27.740.945.230179101571751.5185-25.843.246.035162118571751.5195-24.838.743.840145135571751.4185-23.638.542.750112168571751.4195-22.038.042.10.420378-621851.8190和易性优,掺矿粉扩展度≥500mm-40.052.661.62028386601801.8190-32.351.659.630234125581751.8180-31.252.262.835213146581751.8190-30.248.060.540192167581751.6190-27.847.860.250146202571701.6180-25.444.857.50.350443-661782.0185粘性大40.151.265.4-2032998641722.0200不粘37.651.064.1-25298120621682.0200稍粘37.653.168.7-30268141611652.0185粘性大34.853.871.5-抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图1水胶比 0.60 图2水胶比0.52抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图3水胶比0.42 图4水胶比0.354.工程应用 某高层住宅,基础承台设计强度等级C40,结构厚1.8m,综合考虑(特别是水化热),混凝土掺用了30%的矿粉;地下室墙板至转换层梁板设计强度等级均为C50,主要考虑到粘聚性,混凝土掺25%的矿粉,配合比如表7。表7强度等级水泥矿粉粉煤灰水TS301C40234125581757.51C50303122631669.76  混凝土具有良好的工作性能,物理力学性能和耐久性能,完全满足《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204-2002的要求。同时,工程感观也非常好,受到使用方业主的好评。5. 矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题。  5.1 注意矿粉掺量 矿粉等量取代部分水泥时,随着掺量的增加,混凝土早期强度几乎线性下降,而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象,两者是一对矛盾。 另外,水胶比较小时,随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底;水胶比较大时,矿粉掺量过大,易产生离析。  因此实际使用时,应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同,合理地确定矿粉掺量。  5.2 加强矿粉复检工作 目前市场上供应的矿粉有大型立磨生产的,也有球磨机(部分为水泥球磨改造)生产。相比而言,大型立磨由于其先进的生产工艺,矿粉的细度非常稳定,而球磨矿粉的细度难以达到要求,也难以长期稳定。建议商品混凝土企业优先选用立磨矿粉。  矿粉一般需复检活性指数与流动度比,但这两项指标与检验用的水泥有很大的关系,同一矿粉采用不同对比水泥时,检验出的结果会有很大的不同;即使采用同一水泥,由于批次不同,结果有可能也不同。所以商品混凝土企业应该用实际使用的水泥作对比,并且多试验多分析,特别是在选用不同厂家生产的水泥前,必须先用该水泥作对比水泥进行试验。  5.3 注意调整混凝土的凝结时间  矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比,具有一定缓凝效果。因此,应注意调整混凝土的凝结时间,特别是日平均温度不足10℃时,应调整混凝土配合比,降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。  5.4注意混凝土的养护  矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻,应加强与施工方沟通,确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用 。 6. 结论  6.1 矿粉取代部分水泥,能减少水化热,延缓凝结时间,改善混凝土的工作性能,提高抗渗性。  6.2 矿粉取代部分水泥,混凝土早期强度与掺量有关,一般呈下降趋势,但对28天及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时,28天强度最高。  6.3 采用矿粉可以利用工业废料,保护环境,符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说,也是降低成本的一项有效措施。  [摘要] 本文介绍了矿粉在商品混凝土中的试验和应用情况,并分析了矿粉对混凝土性能的影响,说明采用矿粉取代部分水泥,可改善混凝土拌合物性能、保证中长期力学性能、提高抗渗性能。同时介绍了矿粉在商品混凝土应用过程中应注意的问题。[关键词] 商品混凝土;抗压强度;矿粉;活性指数0 前言  近年来,随着东园西区创建、房地产开发以及城市基础设施建设的全面发展,苏州市商品混凝土行业快速发展,但竞争非常激烈。要想在这一市场中占得一席之地,第一,必须确保混凝土的质量并提供优质的服务,树立企业品牌形象,扩大市场影响力;第二,在保证质量的前提下,控制产品的成本,理论上可通过使用高效减水剂和矿物掺合料降低单方水泥用量。但就目前情况而言,聚羧酸盐类等高效减水剂价格昂贵,且商品混凝土中C25~C40中低强度等级占绝大多数,使用后成本反而提高;粉煤灰的应用技术已经非常成熟,但其强度发展慢,在掺量上又有严格的限制,很难再有潜力可挖,而矿粉胶凝系数高、强度发展比粉煤灰快,可改善混凝土拌合物性能和长期性能,同时,矿粉与水泥存在一定的价差,等量取代后经济效益是显而易见的。因此,矿粉已成为理想的掺合料逐渐被广大混凝土企业采用。我们在矿粉的应用方面作了一些试验工作,并通过工程应用得到一些体会,本文就此方面情况作以介绍。1 试验用原材料1.1 矿粉:南京梅宝新型建材有限公司生产,S95级,其性能见表1表1 矿粉性能主要化学成分比表面积(m2/kg)密度(g/cm3)烧失量/%Cl –/%SO3/%流动度比/%活动指数SiO2Al2O3CaOMgO7d28d32.915.3637.0410.524362.90-0.380.0070.0710576.21071.2 水泥:苏州天山水泥有限公司生产,普通42.5级,其性能见表2表2 水泥主要物理性能标准稠度用水量/%安定性抗折强度 /MPa抗压强度 /MPa3d28d3d28d28.6合格6.08.728.456.01.3 粉煤灰:苏州望电粉煤灰分选厂生产Ⅰ级灰,其主要性能见表3表3 粉煤灰性能细度(45 μm筛子)/%烧失量 /%需水量比 /%SO3 /%9.64.72950.141.4 砂:天然河砂,其主要性能见表4表4 砂的主要性能细度模数含泥量 /%泥块含量 /%表观密度g/m32.50.5026301.5 碎石:湖州5mm~31.5mm连续级配碎石,其主要性能见表5表5 碎石的主要性能含泥量 /%泥块含量 /%压碎指标/%针片状颗粒含量/%表观密度g/m30.205.26.326801.6 外加剂:苏州工业园区同盛新材料有限公司生产的TS301高效减水剂,掺量为c×1.5%时,减水率为18%2 试验方法  配合比设计参照JGJ55-2000并结合经验进行;拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行;抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行;耐久性测定根据JGJ82-85进行。3 混凝土配合比及性能试验  3.2 混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验,详见表6及图1~图4,分析如下:  3.1.1 水胶比较大时(本试验中为0.60,0.52,0.42),矿粉等量取代部分水泥,随着矿粉掺量的增加,3天、7天强度近似线性降低;28天、60天强度,当掺量为30%以下时,变化不大,随着掺量的增加略有上升,至30%时最高。3天、7天强度与28天、60天强度结果比较,可见随着矿粉掺量的增加,强度增加幅度增大,即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。  3.1.2 水胶比较小时(本试验中为0.35),矿粉掺量为0-30%时,随着矿粉掺量的增加,7天、28天强度递增,掺30%时最高,但掺30%时粘性较大,因为矿粉比表面积超过400m2/kg,在某合适掺量时,因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能,但在高强度混凝土(低水胶比)中,掺量太大更增加了粘聚性,易造成泵送和施工困难。  3.1.3矿粉等量取代部分水泥配制混凝土,达到相同的坍落度时,比基准混凝土的需水量低,且置换率越大,需水量越小。实际试验和应用中,为达到相同的坍落度,可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土(较大水灰比)中,随着矿粉掺量的增加,调整用水量或减水剂用量,混凝土达到相同的坍落度时,流动性增大。  3.2 抗渗性能试验 为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能,我们采用水胶比为0.42,矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个混凝土抗渗标准试件,标养28天后进行抗渗试验,试验水压从0.1MPa开始,每隔8h增加0.1Mpa,逐级加压1.4 Mpa并持压8小时后停机,此时两组试件顶面均无渗水现象,劈开后观察渗水情况,不掺矿粉的试件渗水高度在30mm-50mm之间,矿粉掺量25%的试件渗水高度在0-10mm之间。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好,抗渗透能力强,适用于钢筋混凝土防水结构。表6 混凝土配合比及性能水胶比矿粉掺量/%水泥矿粉粉煤灰水TS301/%坍落度/mm和易性混凝土抗压强度/ MPaR3R7R28R600.600249-591851.1180粘聚性一般17.224.133.2-2020160571801.118514.221.636.6-3017190571801.119012.620.837.2-40141120571801.018011.419.636.4-0.520295-611851.5180和易性良好-30.741.645.51523552591801.5180-28.741.847.02022069571801.5190-28.140.944.82519684571751.5180-27.740.945.230179101571751.5185-25.843.246.035162118571751.5195-24.838.743.840145135571751.4185-23.638.542.750112168571751.4195-22.038.042.10.420378-621851.8190和易性优,掺矿粉扩展度≥500mm-40.052.661.62028386601801.8190-32.351.659.630234125581751.8180-31.252.262.835213146581751.8190-30.248.060.540192167581751.6190-27.847.860.250146202571701.6180-25.444.857.50.350443-661782.0185粘性大40.151.265.4-2032998641722.0200不粘37.651.064.1-25298120621682.0200稍粘37.653.168.7-30268141611652.0185粘性大34.853.871.5-抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图1水胶比 0.60 图2水胶比0.52抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图3水胶比0.42 图4水胶比0.354.工程应用 某高层住宅,基础承台设计强度等级C40,结构厚1.8m,综合考虑(特别是水化热),混凝土掺用了30%的矿粉;地下室墙板至转换层梁板设计强度等级均为C50,主要考虑到粘聚性,混凝土掺25%的矿粉,配合比如表7。表7强度等级水泥矿粉粉煤灰水TS301C40234125581757.51C50303122631669.76  混凝土具有良好的工作性能,物理力学性能和耐久性能,完全满足《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204-2002的要求。同时,工程感观也非常好,受到使用方业主的好评。5. 矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题。  5.1 注意矿粉掺量 矿粉等量取代部分水泥时,随着掺量的增加,混凝土早期强度几乎线性下降,而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象,两者是一对矛盾。 另外,水胶比较小时,随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底;水胶比较大时,矿粉掺量过大,易产生离析。  因此实际使用时,应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同,合理地确定矿粉掺量。  5.2 加强矿粉复检工作 目前市场上供应的矿粉有大型立磨生产的,也有球磨机(部分为水泥球磨改造)生产。相比而言,大型立磨由于其先进的生产工艺,矿粉的细度非常稳定,而球磨矿粉的细度难以达到要求,也难以长期稳定。建议商品混凝土企业优先选用立磨矿粉。  矿粉一般需复检活性指数与流动度比,但这两项指标与检验用的水泥有很大的关系,同一矿粉采用不同对比水泥时,检验出的结果会有很大的不同;即使采用同一水泥,由于批次不同,结果有可能也不同。所以商品混凝土企业应该用实际使用的水泥作对比,并且多试验多分析,特别是在选用不同厂家生产的水泥前,必须先用该水泥作对比水泥进行试验。  5.3 注意调整混凝土的凝结时间  矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比,具有一定缓凝效果。因此,应注意调整混凝土的凝结时间,特别是日平均温度不足10℃时,应调整混凝土配合比,降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。  5.4注意混凝土的养护  矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻,应加强与施工方沟通,确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用 。 6. 结论  6.1 矿粉取代部分水泥,能减少水化热,延缓凝结时间,改善混凝土的工作性能,提高抗渗性。  6.2 矿粉取代部分水泥,混凝土早期强度与掺量有关,一般呈下降趋势,但对28天及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时,28天强度最高。  6.3 采用矿粉可以利用工业废料,保护环境,符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说,也是降低成本的一项有效措施。

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