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机制砂混凝土掺哪些矿物掺合料好?

2020-02-24 13:25

 高性能混凝土需掺入适量的粉煤灰与矿渣粉,用矿物掺合料取代一定量的水泥,从而降低施工成本,并能降低混凝土内部水化所产生的水化热,且能改善混凝土的工作性与混凝土的内部孔隙结构,增进抗渗透性能和、抗腐蚀性能和抑制碱一骨料反应等作用。

①粉煤灰

粉煤灰是从电厂烟尘中收集的一种细颗粒粉末,其主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁,形状为微细硅铝玻璃微珠,这些玻璃体单元—硅氧四面体、铝氧四面体和铝氧八面体的聚合度较大,一般呈无规则的长链式和网络式结构,不易解体断裂。由于粉煤灰璃体结构缩聚程度高,离子化程度低,仅依靠水的极性不足以将其结构破坏至确定的结构单元。因此,纯水不能使粉煤灰、矿渣很好地水化。

水泥中的C3S, C2S在水化时析出Ca(OH)2,粉煤灰处在这种碱性介质中。其硅铝玻璃体重的部分Si-O, Al-O键在极性较强的OH-, Cat十及剩余石膏发生反应,生存水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石,从而产生强度。但由于活性较高的硅铝玻璃珠表面致密且光滑,OH一或极性水分子对它的侵蚀过程缓慢,而使上述反应过程非常缓慢,相应生成的水化产物数量很少,早期强度会有所降低。

粉煤灰之所以能改善混凝土的诸多性能,主要是因为粉煤灰具有形态效应、填充效应和火山灰效应。

②矿渣粉

矿渣粉是由不同氧化物(A1203, Si02)形成的各方向发展的空间网络结构,其内部质点的分布规律要比晶体差得多,近程有序,远程无序。矿渣粉在与水混合后,在其表面将发生轻微的水化反应,使其部分物质溶解和水化形成C-S-H凝胶,但进一步水化被矿渣粉玻璃体表面的低渗透保护膜所阻止,使水不能进入矿渣份玻璃体内部,而矿渣粉内部的离子也不能渗出,所以磨细矿渣与水的反应十分缓慢。

矿渣粉与粉煤灰一样,也具有形态效应、填充效应和火山灰效应等。在水泥水化初期,胶凝材料系统中的矿渣微粒分布并包裹在水泥颗粒的表面,能起到延缓和减少水泥初期水化产物相互搭接的隔离作用,从而改善了混凝土的工作性。磨细的矿渣粉在碱激发、硫酸盐激发或复合激发下具有反应活性,普通混凝土的浆体与骨料的界面粘结受水化产物Ca(OH)2定向排列的影响而强度降低。与水泥水化所产生的Ca(OH)2发生二次水化反应,生成低钙型的水化硅酸钙、水化铝酸钙等凝胶,在水泥水化过程中激发、诱增水泥的水化程度,加速水泥水化的反应进程,还能改善混凝土的界面结构,从而显著地改善并提高混凝土的强度和耐久性能。

③粉煤灰与矿渣粉的超叠加效应

单掺矿渣粉对混凝土的成本不利,虽然单掺粉煤灰可以大幅度降低成本,但掺量受到较大的限制,并且早期强度不是很理想。两则的复配就能很好的解决这些问题,能充分利用二者的优势效应:

1)粉煤灰中的玻璃微珠对浆体起到轴承润滑作用,增大拌和物的流动性,改善由磨细矿渣粉掺入导致混凝土粘聚性提高,泌水增大的趋势。另外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。矿渣粉的细度比水泥和粉煤灰颗粒更细,因而可改善混凝土的孔结构,降低孔隙率并减小孔径的尺寸,使混凝土形成密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系,从而可有效地改善混凝土的综合性能,使混凝土不仅具有较好的物理力学性能还可提高耐久性。

2)混凝土成型早期,在集料周围会形成一层水膜,靠近集料的水泥浆体比远离集料的水泥浆体的水胶比高,于是会造成界面过渡区毛细孔体积大,导致在水泥浆与骨料的界面附近,形成一个过渡带,其特征是粗大的Ca(OH):结晶与Ca(OH):定向排列,富集于界面卜。过渡带范围内,在接触层与骨料表面处几乎是垂直板状或层状的Ca}OH):定向结晶;在中间层则分布着Ca(OH):及钙矾石粗大的结晶及少量的C-S-H凝胶,呈现出一种强度不好的状态。硅酸盐水泥混凝土中,大量的Ca(OH):结晶在表面处形成一个粗糙的结构,会降低混凝土的强度与耐久性均。但在早期,水泥水化所生成的Ca(OH):和掺入的石膏分别作为矿渣微粉的碱性激发剂和硫酸盐激发剂,并与矿渣微粉中的活性组分相互作用,生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙或水化硫铁酸钙。而在后期,主要是水泥熟料水化所析出的Ca(OH)2,通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体的表面,发生化学吸附和侵蚀,并生成水化硅酸钙和水化铝酸钙;当有石膏存在时,随即产生水化硫铝酸钙结晶。大部分水化产物开始以凝胶状出现,随着龄期的增长,逐步转化成纤维状晶体,数量不断增加,相互交叉形成连锁结构。改善浆体和骨料的界面结构。早期发挥了矿渣粉的火山灰效应,弥补由粉煤灰引起的混凝土早期强度损失,后期发挥粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用。