磨细矿渣粉对混凝土性能的影响

1、磨细矿渣粉对混凝土性能的影响2010年第l7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION0建筑与工程0科技信JI磨细矿渣粉对混凝土性能的影响孙慧玲(中交一航局第四工程有限公司中国天津300456)【摘要】本文通过对单独掺加矿渣粉与粉煤友取代部分矿渣粉复合配制混凝土进行拌合物性能,抗压强度与耐久性的试验,并对试验结果进行了详细的分析.阐述了磨细矿渣粉对混凝土的和易性,凝结时间,抗压强度,抗渗与抗冻融性能以及抗氯离子渗透性等混凝土性能的影响.【关键词】矿渣粉;粉煤灰;混凝土;强度;耐久性O前言随着科学技术的发展.混凝土的应用越来越多,越来越广泛,生产混凝土的原材料也得到了迅

2、速的发展.各种掺合料的使用,不仅降低了混凝土的成本.而且改善了混凝土的性能,扩大了混凝土的品种,矿渣粉是由炼铁时排出的水淬矿渣经一定的粉磨工艺制成具有一定的细度和颗粒级配的微粒.水淬急冷阻止了矿物结晶,因而形成了大量的无定形活性玻璃体结构或网络结构,具有较高的潜在活性.在水泥熟料,石膏等激发剂的作用下,其活性被激发出来,能起水化硬化作用而产生强度.矿渣粉一般都粉磨的比水泥细,和它表面的玻璃质,不仅对水泥有填充作用,而且能够减少水泥和混凝土的用水量,加上它的缓凝作用和密度与水泥接近.因此它比较容易拌制成用水量少,流动性好,坍落度损失小的混凝土.1检测依据1.1普通混凝土拌合物性能试验方法,GB,

3、r500802002.l_2普通混凝土力学性能试验方法,GB/T200812002.1-3混凝土结构耐久性设计与施工指南,CCESOI一2004.1.4普通混凝土长期性和耐久性能试验方法,(GBJ821985).2原材料2.12.2粉.2.32.42.52.6水泥:大宇42.5酱通硅酸盐水泥.矿渣粉:中矿宏远生产的$95矿渣粉.山东大元生产的$75矿渣粉煤灰:青岛电厂I级粉煤灰,材料质量达到I级粉煤灰要求.砂:青岛平度砂子,细度模数2.8.石:青岛胶州5-25mm碎石.外加剂:青岛筑友NFUI高效减水剂,PCII型引气剂.3试验3.1单掺矿渣粉混凝土配合比设计见表1.表1混凝土配合比接合料水泥

4、掺合料用水胶砂(kg,石(kg,外加编号掺量(kg/量(k剂备注(%)m3m)比m,ln3(%)3.1.10367O0.51788lO451.6中矿3.1.210330370.5l78810451.6中矿3.1-320294730.51788lO451.6中矿3.1.430257l100.5l788lO451.6中矿,3.1.5402201470.51788lO451.6中矿3.1.640220147O.517881O451.6大元3.1.7501831840.517881O451.6中矿3.1.8601472200.51788lO451.6中矿3.2用粉煤灰代替部分矿渣粉混凝土配合比设计见表

5、23.3加入引气剂后单掺矿渣粉混凝土配合比设计见表34试验结果与分析4.1试验结果146,抗压强度以空白试验(不掺加掺合料)的抗压强度为基准,测算加入掺合料后抗压强度达到基准值的百分比.60天时依据28天的基准.表1,2,3各配合比的试验结果见表456表2掺入粉煤灰混凝土配合比掺合料掺掺合料用量(%)水泥量(%)水胶砂石外加比剂备注编号矿渣粉煤(%)矿渣粉煤粉灰粉灰3-2.1555147202l80.5l788lO451.6中矿3.2.25010147184370.517881O451.6中矿3.2-3401018314737O.5l788lO451.6中矿3.2.43515l83128550

6、.517881O451.6中矿3.2.5302018311O730.5l7881O451.6中矿3.26l52522055920.51788lO451.6中矿3.2.7l52522055920.5l788lO451.6大元表3掺入引气剂混凝土配合比掺合水泥掺合砂石外加剂编号料掺料用水胶量(%)比减水引气剂(%)剂(%)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混凝土拌台物性能试验结果坍落度泌水率l小时坍凝结时间编号粘聚性落度(ram)(%)损失初凝In)终凝(n)3.1.1170一般2.1603477273.1.217O较好2.7453547463.1.3185较好2.9453677353.1-419o很好3.03537575l3.1.5210很好3.5353807643.1.6l65较差6.8303837583.i.7200很好4.2303977633.1.8195较差4.7304047693.2.1205一般4.2354157623.2.221

8、0较好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.建筑与工程o2010年第17期表5表1,2混凝土强度试验结果抗压强度(MPa)编号3d基准%7d基准%28d基准%60d基准%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混凝土耐久性能试验结果坍落度含气量56天通28天氯相对动弹编号离子扩散(mm)(%)电量(C)系数(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试验结果分析4.2.1单掺矿渣粉时,随着矿渣粉掺量的增大混凝土坍落度增加,粘聚性变好,泌水率增大.随着矿渣粉掺量的进一步增加,坍落度开始降低,粘聚性变差;混凝土可视为连续级配的颗粒堆积体系,粗集料的间隙由细集料填充,细集料的间隙由水泥颗粒填充,而水泥颗粒之间的间隙则需要更细的颗粒来填充,矿渣粉的粒径比水泥小,因此,填充水泥颗粒间的空隙,使其密实,可使在水泥颗粒问的水分得以释放,成为自由水.降低标准稠度下的用水量,在保持相同用水量的情况下又可增加流动度.表现出混凝土的坍落度改善It;而山东大元生产的$75矿渣粉比表面积较大.矿渣粉颗粒不能有效的填充到水泥颗粒之间,起不到填充作用,

12、取代水泥后混凝土的流动性与粘聚性反而不如取代前.当矿渣粉的掺量超过一定限度后,由于超细粉含量的增多,增加了矿渣粉颗粒表面的吸附水量,因此,混凝土的坍落度值降低.随着矿渣粉掺量的增加,坍落度损失减少,凝结时间延长,这是因为矿渣粉的水化比纯水泥要慢.矿渣粉的掺人使混凝土中的水泥实际用量降低,整个混凝土的水化速度减慢,从而造成了混凝土的坍落度经时损失减小.凝结时间延长.单掺矿渣粉混凝土的抗压强度随矿渣粉掺量的增加而降低.混凝土的3d和7d抗压强度低于空白样,28d和60d抗压强度接近甚至高于空白样,表现出明显的增强效应.这主要是因为矿渣粉在早期主要起填充作用.活性还没有完全发挥出来,随着SiO:等活

13、性组分与水泥水化析出的CafOH)以及高碱性水化硅酸钙发生二次水化反应.生成低碱性水化硅酸钙,不但使水泥石中的水化胶凝物质的数量增加,而且还改善混凝土的界面结构和孔结构,降低混凝土的空隙率,从而提高混凝土的28d和60d的强度.4.2.2粉煤灰代替部分矿渣粉复合配制混凝土.掺合料量相同时,矿渣粉和粉煤灰复合配制混凝土与单掺矿渣粉混凝土相比,混凝土的坍落度明显改善.这是由于充分发挥了矿渣粉和粉煤灰之间的工作性能互补效应.粉煤灰中富含的球状玻璃体对浆体起到滚珠轴承作用,大大改善混凝土的流动性,减少泵送阻力,改善了矿粉的掺入所导致的混凝土粘聚性提高.使混凝土得到最佳的流动性和粘聚性的组合;当粉煤灰取

14、代矿渣粉的量逐渐增大.这种互补效应就会减弱,使混凝土的流动性降低.粉煤灰的掺人使混凝土的凝结时间明显延长;这是由于粉煤灰对凝结时间的延缓程度高于矿渣粉.掺合料为30%时粉煤灰混凝土的终凝时间增加25.6%,矿渣粉混凝土的终凝时间增加8.2%/31.掺合料量相同时.矿渣粉和粉煤灰复合配制混凝土与单掺矿渣粉混凝土相比,混凝土的早期强度降低,但后期强度有所加强.这是由于充分发挥了矿渣粉和粉煤灰之间的强度互补效应.对硬化混凝土.早期发挥矿粉的火山灰效应,改善浆体和集料的界面结构.弥补由于粉煤灰的火山灰效应滞后于水泥熟料水化.从而使的火山灰反应生成物和水泥水化生成的凝胶数量不足导致与未反应的粉煤灰之间界

15、面粘结不牢引起的早期强度损失41.后期发挥粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用以及未反应的粉煤灰颗粒的内核作用.使混凝土后期强度持续得到提高.4.2.3在混凝土中掺入矿渣粉能够改善混凝土的耐久性能.随着矿渣粉掺入量的增加,混凝土的28天渗水压力增大,28天氯离子渗透系数减小,56天电通量减小,混凝土的抗氯离子渗透性增强,矿渣粉掺量的增加使混凝土的相对动弹模量增加,增强了混凝土的抗冻融性能;这是由于矿渣粉的粒径比水泥小,填充到水泥颗粒间的空隙,使其更加致密,又由于矿渣粉掺入混凝土中能吸收部分Ca(O产生二次水化反应,水化产物进一步填充了结构孔隙,使结构更密实抗渗透性能更好.混凝土密实性的提高,

16、使混凝土抵抗冰胀应力破坏的能力提高.混凝土的抗冻融性能增强.由于磨细矿渣混凝土的高抗渗性而且磨细矿渣还具有较强的吸附氯离子的能力,因此能有效地阻止氯离子渗透或扩散进入混凝土,提高混凝土抗氯离子渗透能力,掺人矿渣粉的混凝士比普通混凝土在氯离子环境中增强了对钢筋的保护作用.5结论5-1单独掺加矿渣粉,随着矿渣粉掺量的增大,混凝土坍落度增加,粘聚性变好,泌水率增大,1小时坍落度损失减小,混凝土的凝结时间延长.但当掺量超过4o%时,混凝土坍落度开始降低,粘聚性变差.单掺矿渣粉混凝土的抗压强度随矿渣粉掺量的增加而降低.混凝土的3d和7d抗压强度低于空白样,28d和60d抗压强度接近甚至高于空白样,表现出明显的增强效应.5.2粉煤灰取代部分矿渣粉复合配制混凝土,掺合料量相同时,矿渣粉和粉煤灰复合配制混凝土与单掺矿渣粉混凝土相比.混凝土的和易性明显改善.混凝土坍落度增加.泌水率下降.但混凝土的凝结时间明显延长.坍落度和粉煤灰复合配制混凝土与单掺坍落度混凝土相比,混凝土的早期强度有所下降,后期强度增加,粉煤灰的取代量应由试验确定.5.3矿渣粉的掺入使混凝土的56d通电量与28d氯离子扩散系数降低