探讨高性能混凝土掺合料及性能研究

一Discovery探索．施工技术 探讨高性能混凝土掺合料及性能研究 @ 海盐县泰 山混凝土有限公 司 代艳荣 肖桂宗 赵明伟 【摘 要】 阐述了掺合料掺合料的分类与主要化学组成，并在此基础上简要 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了高性 ~b／ rJ：,凝土掺合料作用 机理，主要有火山灰效应，填充密实效应和增塑效应。最后以粉煤灰为例列高性能混凝土掺合料性能进行探讨。 【关键词】 高性目z~眦"13b凝土掺合料 粉煤灰 性能 在配制高性能混凝土时，除采用 外加剂以降低水灰比，保证混凝土有 足够的强度 和施工要 求的流动度 外 ， 同时掺入高性能混凝土掺合料才能得 到满意的结果。 1掺合料的分类与主要化学 组 成 掺合料按性质和组成可分为三类： 1)具有潜在水硬性的矿物掺合料。这 类材料含有大量的ca0(35％～48％)，并 含有活性SiO 和A1，O 。与硅酸盐水泥 熟料的化学组成 (Ca0约63％ ～68％) 相比，同在Ca0-- SiO，一 Al，O 系统中， 只是 Ca0含量要低一些。2)具有火山 灰反应能力的矿物掺合料。如粉煤灰、 偏高岭土、硅灰、硅藻土、沸石、烧 煤歼石铿 渣、凝灰岩 、浮石 、天然火 山灰等等。3)同时具有潜在水硬性和 火山灰活性的矿物掺合料。如高钙粉 煤灰(Ca015～20％)、增钙液态渣、固 硫渣等 ，它们不但含有大量的活性 Si0 和A1，0，，而且含有相当多的Ca0，其 数量虽远不及第一类 ，但 大大高于第 二类材料。因此 ，潜在水硬性与火山 灰反应能力兼而有之。 2 高性能混凝土掺合料作用 机 理 多数学者认为，矿物掺合料在混 凝土中有三大功能效应 ，即火 山灰效 应、填充密实效应与增塑效应。 2．1火山灰效应 火山灰效应指的是矿物掺合料中的 活性siO_与水泥的水化产物Ca(OH)，进 行二次水化反应 ，生成强度更高 、稳 定性更优的低碱度水化硅酸钙。 (0．8～1．5)Ca(OH) +Si0~+[n-(0．8～ 1．5)H20一 (0．8～1．5)Ca0一Si02-nH2O (15～2．())caI) i0^-t~0+xSi0，+yH，0 一 z[(0．8～1．5)Ca0一Si02-qH，O】 这样 ，掺入活性矿物掺合料后 ，通 过二次反应(火山灰反应)，氢氧化钙 不但可以被减少或消除，水化硅酸钙 胶凝物质的质量得到提高，组成得到 优化，胶凝物质的数量大幅度增加，同 时使水泥石与集料的界面结构也得到 改善。因而降低了粗大结晶、对强度 与耐久性不利的 ca(OH)，在界面过渡 层上的富集与定向排列，改善了界面 结构。与此同时。混凝土内部孔隙的 总体积明显下降，无害孔 (<200A)增 多，有害孔 (500—2000A )减少 ， L 结构明显改善，结构更趋致密。因而 最终导致了混凝土耐久 性的改善 。 2．2填充密实效应 相关研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：当把掺有超细矿物 掺合料的水泥基材料系统看作多元系 统，则在该系统中存在着一个最紧密堆 积。通常水泥的平均粒径为20 u m～30 u m，小于 10 u m的粒子不足，因此水 泥粒子间的填充性并不好。掺入这些超 细矿物材料 ，如超细粉煤灰和超细矿渣 的平均粒径为3 1．1 m～6 u m，它们就可 以填充水泥粒子之间的空隙之中，从 而提高水泥石密实度，纯粹从提高水 泥粒子填充性方面提高了水泥石的强 度及抗渗性。 2．3增塑效应 现有研究表明。硅灰、粉煤灰、矿 渣等对水泥净浆 、砂浆 、混凝土拌合 物料具有优异的增塑作用。在混凝土 中不掺活性矿物掺料时，混合料的流 动性很小，甚至坍落度为零。随着掺 合料的掺入 ，流动性增大，在某一掺 量 区间内则 大幅度增 加。随后 ，流动 性的增加进程或减缓 ，或停止，或呈 负增长。这是因为：由于超细矿物掺 合料的粒径远小于水泥粒子，它们在 水泥颗粒之间起到 “滚珠”作用，使 水泥浆体的流动 1生增加；更为重要的 是，没有掺入矿物掺合料的浆体中，因 水泥粒子间的空隙未被固体颗粒填充， 处于水泥颗粒表面的水分较少，而填 充于水泥颗粒空隙中的水很多，可将 原来填充于空隙之中的填充水置换出 来 。成为 自由水 ，粒子之 间的间隔水 施工技术．探索Discovery- 表 1 我国一些地区粉煤灰的化学成分 (质量％ ) 成分 Si02 A1203 Fe203 CaO MgO Na20 K20 SOs 均值 50．6 27．1 7．1 2．8 1．2 0．5 1-3 O．3 范围 33～55．7 16．5～36．1 1．5～19．7 0．8～10．4 O．7～1．9 0．2～1．1 O．6～2．9 0～1．1 层加厚，因此，新拌混凝上的流动性 增大 此外，矿物掺合料的密度一般 都小于水泥的密度 ，当它们掺入水泥 浆中后 ，所形成的水泥浆体 积要比之 前大，这也是提高塑性的原 因之一。 3 典型的高性能混凝土掺合 料性能 (以粉煤灰为例) 3．1粉煤灰的概述 粉煤灰，俗名飞灰 ，粉煤灰比水 泥还细 ，是 由燃煤热电站烟 囱收集的 灰尘 j粉煤灰加入到混凝土 中，由于 粉煤灰等量替代水泥，可以明显的减 少混凝土收缩给 混凝土带 来的危害 。 所 以可以通过提高粉煤灰本身的性能， 以加大粉煤灰的掺量 ，降低混凝土的 生产成本 一 般来说．且含有大量的球状玻 璃体 粉煤灰的化学成分是 由原煤的 成分和燃烧条件而决定，sio2和 A1 203 是粉煤灰中的主要活性成分 ，它主要 的化学成分见 表 l、 粉煤 灰在 国内已经 用了许 多年 。 但一般只把它看作一种 “经济”的掺 合料 ，并且 以普通混凝 土的配 比为基 础来试验确定它的最佳掺量。从试验 室到使用 以 “取代”为出发 点，以适 应于水泥的条件来判断粉煤灰的效果 ， 所 以在重要工程 中粉煤灰不能多掺。 3．2粉煤灰对高性能混凝土力学性 能的影响 l】强度 因为粉煤灰具有显著的活性效应 ， 粉煤灰中的大量活性成分与水泥水化产 物ca(OH) 发生火山灰反应 ．生成 C— s．H凝胶。使界面粘结强度得到相应提 高，所 以掺粉煤灰的混凝 土后期强度 高。相关研究表明：掺入粉煤灰的界面 强度在前期比较低。这主要是因为掺入 粉煤灰的混凝土早期水化速度慢，上述 作用的发挥需要一定的时间，当粘结强 度逐渐增大，28天强度明显高于不加粉 煤灰的混凝土。另有试验表明当粉煤灰 掺量为40％ 时．混凝土的28天抗压强度 为50．1Mpa．56天抗压强度为68．9Mpa， 增长 38％。也就是说 ，随着粉煤灰掺量 的增加 ，后期强度增长值提高。同时也 发现混凝土的抗折和劈拉强度的变化规 律也具有后期增长较快的特点。所有文 献资料的结果都较为一致。 2)弹性模量 粉煤灰对混凝土弹性模量的影响 与对抗压强度的影响相类似 ，早期偏 低 。后期逐渐提高一 由于粉煤灰的火 山灰反应 ，在整个水化作用过程均进 行 ，似于托勃莫来石凝胶 ，使含粉煤 灰混凝土比不含粉煤灰混凝土更加密 实 ，它的弹性模量： 3．3粉煤灰对高性能混凝土耐久性 的影 响 1】干燥收缩 混凝土干缩的机理 比较复杂 。一 般 认为 ，混凝土 的干缩主要由水泥石 的收缩 引起 。当水泥石处于不断增强 的压缩状态中，导致了水泥石的收缩。 试验结果显示 ，虽然普通混凝 土和粉 煤灰混凝土的收缩值相差不大 ，但 除 20％ 的掺量外，其他掺量各龄期粉煤 灰混凝土的收缩值都高于普通混凝土， 这可能是因为他 们采 用的是高钙粉煤 灰的缘故。 2)抗硫酸盐侵蚀性 混凝土遇到外界硫酸盐离子，很 容 易受到腐蚀。原因是硫酸盐 与水泥 水化产物，如Ca(OH) ，C AH和 C． s．H凝胶反应后，生成膨胀性盐包括钙 矾石和石膏，体积膨胀，引起开裂，裂 缝又助长了含有硫酸盐和其它离子的 侵蚀性水的渗透 ．进一步 加速 了混凝 土 的破坏?研究表明 ，掺八粉煤灰能 够抑制硫酸盐引起 的膨胀 ，但掺入粉 煤灰时 ，并非掺量越 大效果越好 ．他 们认为掺量为 30％ 时为最优。掺用粉 煤灰对砂浆抵抗内部和外部硫酸盐侵 蚀的性质均可改善。 3)抗碳化性能 粉煤灰混凝土中因为粉煤灰的火 山灰反应消耗大量Ca(OH)、，相对普 通混凝土其 ca(OH)、含量比较低，虽 然这对抗硫酸盐 、海水等侵蚀方面是 有利的，但对粉煤灰的抗碳化性能是 不利的。 目前绝大多数的实验结果都 显示，粉煤灰混凝土的碳化深度都要 高于普通混凝土 ．随粉煤灰掺量增加， 粉煤灰 的碳化速度也将增加 ，因此粉 煤灰混凝土的抗碳化性能相对普通混 凝土是比较差的。很多情况下钢筋混 凝土与预应力钢筋混凝土限制粉煤灰 混凝土的使用或对粉煤灰混凝土使用 要求非常严格 ，但 是随粉煤灰混凝土 应用范围扩大，特别是粉煤灰混凝土 所具有的很多优异性能不能因抗碳化 性能的不足而不能在一些重要工程 中 发挥作 用，因此粉煤灰混凝 土的碳化 问题必将引起人们广泛关注。囵 参考文献： [1]戴文跃，安美华．高性能混凝土发展前景浅析，建设论坛【J]，2006(6)：18 19 [2]张成志．商品混凝土[M．]j匕京：化学工业出版社，2OO6．3．87"89 [3]赵庆新，孙伟等．粉煤灰掺量对高性能混凝土徐变性能的影响及其机理[J]．2OO6。4(34) JSXX07／2009 99