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品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
1 、硅灰的化學(xué)指標(biāo)應(yīng)滿足下列要求:
(1) 二氧化硅含量≥ 85 %;
(2) 含水率≤ 3 %;
(3) 燒失量≤ 6 %。
2 、硅灰的物理指標(biāo)應(yīng)滿足下列要求:
(1) 火山灰活性指數(shù)≥ 90 %;
(2) 細(xì)度, 45μm 篩余量≤ 10 %;比表面積≥ 15m 2 / g ;
(3) 均勻性,密度與均值的偏差≤ 5 %;細(xì)度的篩余量與均值的偏差≤ 5 %
一、概述:比表面積4500m2/kg左右,粒徑0.08μm,堆積密度200~250kg/m3。它為高活性,無定型SiO2的球形顆粒,粒徑是水泥顆粒的1/100,能夠填充在水泥顆粒之間,同時還可與水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),生成凝膠體,也可與具有堿性物質(zhì)的材料反應(yīng),生成凝膠體。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土礦物外加劑》GB/T18736-2002 Mineral admixtures for high strength and high performance concrete。
二、化學(xué)成分
項(xiàng)目 |
SiO2 |
ZrO2 |
Fe2O3 |
Al2O3 |
Na2O |
K2O |
TiO2 |
含量(%) |
75~95 |
6~10 |
≤0.4 |
≤0.5 |
≤0.05 |
≤0.02 |
≤0.05 |
1、硅灰的改性機(jī)理及作用:摻入水泥混凝土后能很好的填充于水泥顆粒空隙之中,使?jié){體更致密。另外它與游離的Ca(OH)2結(jié)合,形成穩(wěn)定的硅酸鈣水化物2CaO? SiO2? nH2O,該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca(OH)2晶體。主要作用表現(xiàn)為:①增加強(qiáng)度:用硅灰代替部分水泥加到混凝土中,增加了混凝土的密實(shí)度和凝聚力,使混凝土抗壓抗折強(qiáng)度大大增強(qiáng),摻入5%~10%的硅灰,抗壓強(qiáng)度可提高10~30%,抗折強(qiáng)度提高10%以上。②增加致密度:硅灰可均勻地充填于水泥顆??障吨?,使混凝土更加致密,克服了混凝土常見得空隙弊病,對滲水性、碳化深度進(jìn)行測試,結(jié)果表明,抗?jié)B性可提高5~18倍,抗碳化能力提高4倍以上。③抗凍性:測試表明硅灰混凝土在經(jīng)過300~500次快速凍融循環(huán),相對動彈性模量降低1%~2%,而普通混凝土僅通過25~50次循環(huán),相對動彈性模量降低36%~73%。④早強(qiáng)性:硅灰加入混凝土后,與游離的Ca(OH)2結(jié)合,從而降低Ca2+和OH-1的濃度,使誘導(dǎo)期縮短,促進(jìn)C2S水化,表現(xiàn)了硅灰使混凝土早強(qiáng)的特性,經(jīng)過比測表明,1d后抗壓強(qiáng)度可提高30%,3d后抗壓強(qiáng)度可提高40~50%。⑤抗沖磨、抗空蝕性:我國水工建筑物60%以上受不同程度的沖磨、空蝕破壞。經(jīng)測試表明,硅灰混凝土比普通混凝土抗沖磨能力高0.5~2.5倍。
2、硅灰在混凝土中的實(shí)際應(yīng)用:在混凝土中加入硅灰及緩凝減水劑等,其性能得以改善,因此被廣泛應(yīng)用,目前主要應(yīng)用于:①水利工程:修建電站、水壩、河道等,微硅粉在二灘電站工程中大量使用,取得很好效果。②泄水工程:電站的引水、泄水,應(yīng)用于水電工程,電站等作防磨修補(bǔ)和護(hù)面材料使用。③建筑工程:混凝土加入硅灰具有早強(qiáng)性、高效性,實(shí)用于廠房建設(shè)、高層建設(shè)、橋梁建設(shè)等,既縮短工期,又增加強(qiáng)度。④公路建設(shè):修建高等公路、機(jī)場跑道等,儀征化纖公司用硅灰混凝土修筑公路,24h后抗壓即達(dá)250kg/cm2以上,超過設(shè)計要求的200#,28d達(dá)500kg/cm2以上,超過要求的400#以上,抗磨能力提高一倍。⑤水泥工業(yè):在水泥中添加硅灰后,性能得到改善,質(zhì)量、標(biāo)號都大大提高。
四、用量:按水泥質(zhì)量的C×6%~8%。
代 號 |
級 別 |
用 途 |
1058 |
特級硅灰silica fume |
SiO2≥90% 白色粉狀,用于裝飾性混凝土。 |
1059 |
Ⅰ級硅灰 |
SiO2≥88% 灰色粉狀,用于高強(qiáng)無收縮灌漿料。 |
1060 |
Ⅱ級硅灰 |
SiO2≥85% 灰黑色粉狀,用于高強(qiáng)商品混凝土。 |
編號
|
水泥
g |
硅灰 g |
UNF-5 g |
用水量/水膠比 |
坍落度 (mm) |
抗壓強(qiáng)度(MPa)/抗壓強(qiáng)度比(%) | |||
3d |
7d |
14d |
24d | ||||||
0515基準(zhǔn) |
4100 |
—— |
—— |
2740/0.668 |
71 |
15.68/100 |
23.28/100 |
25.96/100 |
32.94/100 |
UNF基準(zhǔn)樣 |
4100 |
—— |
30.8 |
2210/0.539 |
70 |
25.25/161.0 |
33.16/142.4 |
36.10/139.1 |
40.69/123.5 |
UNF+GH-A6 |
4100 |
246 |
30.8 |
2395/0.584 |
77 |
24.34/155.2 |
32.49/139.6 |
38.24/147.3 |
44.89/136.3 |
UNF+GH-A8 |
4100 |
328 |
30.8 |
2430/0.593 |
87 |
23.20/148.0 |
33.09/142.1 |
37.92/146.1 |
44.01/133.6 |
UNF+GH-B6 |
4100 |
246 |
30.8 |
2490/0.607 |
88 |
23.67/151.0 |
29.42/126.4 |
38.00/146.4 |
41.68/126.5 |
UNF+GH-B8 |
4100 |
328 |
30.8 |
2540/0.620 |
75 |
24.86/158.5 |
33.75/145.0 |
40.31/155.3 |
43.73/132.8 |
UNF+GH-C6 |
4100 |
246 |
30.8 |
2420/0.590 |
73 |
25.96/165.6 |
36.60/157.2 |
42.11/162.2 |
44.34/134.6 |
UNF+GH-C8 |
4100 |
328 |
30.8 |
2500/0.610 |
72 |
25.01/159.5 |
35.06/150.6 |
42.51/163.8 |
46.71/141.8 |
硅粉在混凝土中的應(yīng)用
一、硅粉的特性和作用機(jī)理
1 、硅粉的特性
硅粉是硅鐵和硅金屬生產(chǎn)中的工業(yè)塵埃,它是在冶煉硅、鐵合金時由電弧爐中高純度石英與焦碳發(fā)生
還原反應(yīng)而生成的。
硅粉具有以下特性:
( 1 )硅粉是一種非常細(xì)的粉末,主要成分是顆粒極細(xì) (0.1μm ~ 0.2μm) 的無定型的二氧化硅。它的平均粒徑比水泥小 100 倍,比表面積約為 15m 2 /g ~ 20m 2 /g ;
( 2 )因?yàn)楣枋菑恼魵饫淠茫势浞勰┚哂蟹浅M昝赖那驙钚螒B(tài);
( 3 )這種粉末含有 85 %~ 95 %以上玻璃態(tài)的活性二氧化硅;
( 4 )硅粉的比重為 2.2g /cm 3 ~ 2.5g /cm 3 ,松散容重為 200kg /m 3 ~ 300kg /m 3 。
硅粉摻入混凝土后,對新拌和硬化混凝土的作用與上述幾個特性有關(guān)。
硅粉的主要品質(zhì)指標(biāo)是它的 SiO 2 含量和細(xì)度。 SiO 2 含量越高、細(xì)度越細(xì),其對混凝土的改性效果也越好。因各國的試驗(yàn)方法不同,其對硅粉主要品質(zhì)指標(biāo)的規(guī)定也不一樣,表 1 列出了幾個國家對硅粉主要品質(zhì)指標(biāo)的規(guī)定。
2 、硅粉在混凝土中的作用機(jī)理
硅粉具有極強(qiáng)的火山灰性能。其作用機(jī)理是當(dāng)把硅粉摻入混凝土中后,硅粉和水接觸,部分小顆粒迅速溶解,溶液中富 SiO 2 貧 Ca 的凝膠在硅粉粒子表面形成附著層,經(jīng)過一定時間后,富 SiO 2 和貧 Ca 凝膠附著層開始溶解和水泥水化產(chǎn)生的 Ca(OH) 2 反應(yīng)生成 G — S — H 凝膠。
表 1
國別 |
SiO 2 含量 /% |
細(xì) 度 |
火山灰活性指數(shù) /% | |
比表面積 / ( m 2 /g ) |
濕篩余量( 45μm ) /% | |||
中國 美國 加拿大 挪威 |
≥ 85 ≥ 70 ≥ 85 ≥ 85 |
≥ 15 - - - |
≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 - |
≥ 90 ≥ 75 ≥ 85 - |
火山灰反應(yīng)的結(jié)果是改變了漿體的孔結(jié)構(gòu),使大孔 ( 大于 0.1μm) 減少,小孔 ( 小于 0.05μm) 增加,使孔徑變細(xì),還將漿體中 Ca(OH) 2 減少,結(jié)晶細(xì)化。并使其定向程度變?nèi)?,?xì)顆粒的硅粉,填充在水泥顆粒空隙間,也使?jié){體更密實(shí)。
此外,由于火山灰的反應(yīng)和減少泌水,界面處漿體密實(shí), Ca(OH) 2 晶體細(xì)化,定向程度減弱,致使過渡區(qū)變薄,增加漿體與骨料界面的粘結(jié),從而改變界面過渡區(qū)分布形態(tài)。
二、硅粉對混凝土物理性能的影響
摻入硅粉,可以改變混凝土的一些重要物理性能指標(biāo),可以滿足某些特殊性的要求。
1 、影響混凝土用水量
硅粉顆??梢蕴畛湎鄬^大的水泥顆粒的孔隙,減少孔隙的體積,但硅粉很大的比表面積對和易性的
影響更大。因此,一般用水量要隨硅粉摻量的增加而增加。
但為了保持流動度不變,在摻入硅粉的同時,一般都要加入高效減水劑或超塑化劑。
2 、改善和易性
在混凝土水膠比 [W/(C+SF)] 比較低的情況下,加入硅粉要增加粘聚性。為了得到與不摻硅粉的混凝土相同的和易性,一般要增加 50mm 坍落度,但在水泥用量低于 300kg/m 3 情況下,加入硅粉可以改善它的粘聚性。
3 、減少泌水量
因?yàn)楣璺鄣谋缺砻娣e非常高,在新鮮混凝土中的許多自由水都被硅粉粒子所約束,可以大大減少泌水量。
4 、減少離析
摻入硅粉可改善混凝土的離析性能。當(dāng)坍落度較大,振搗時間比較長的時候,硅粉混凝土也不易離析。
5 、塑性收縮
混凝土的塑性收縮開裂是由于混凝土表面拉應(yīng)力超過了混凝土早期的抗拉強(qiáng)度。這種拉應(yīng)力是由混凝土表面水份移動所引起的。硅粉混凝土顯著減少泌水量就增加了塑性收縮開裂的危險性,特別在蒸發(fā)速度比較高的情況 ( 例如高風(fēng)速、低濕度和高溫度情況下 ) 。塑性收縮開裂可出現(xiàn)在澆注抹面之后直至混凝土開始凝固,大多發(fā)生在混凝土接近初凝的時候。
為了防止塑性開裂,混凝土必須覆蓋以防止快速蒸發(fā),表面可用麻袋或塑料膜或養(yǎng)護(hù)劑覆蓋,或者用噴霧的方法來減少蒸發(fā),一些能延緩蒸發(fā)的特種外加劑在國外也曾用來減少塑性開裂的危險。
6 、凝結(jié)時間
硅粉混凝土的凝結(jié)時間與等強(qiáng)度不摻硅粉的混凝土相比經(jīng)常是略為增加。在沒有減水劑和超塑化劑的情況下也會延遲,特別是在硅粉含量較高的情況下更是如此。當(dāng)外摻硅粉以提高強(qiáng)度時,視所用外加劑的品種不同,對凝結(jié)時間影響也不同,有的縮短 1~2h ,有的沒有明顯增加、有的延緩 1~2h 。
由于硅粉比表面積較高,同樣劑量引氣劑情況下其含氣量要減少,盡管使用超塑化劑也是如此。
8 、減少水化熱溫升
用硅粉取代水泥可以減少水化熱溫升。曾測試了硅粉取代量為 0 、 10 %、 30 %的水泥水化熱。硅粉水泥的熱峰值出現(xiàn)雖都略早于不摻的,但總放熱量都低于不摻硅粉, 7 天總放熱量在取代量為 10 %及 30 %時,分別降低 29 %和 19 %。水泥用量為 540kg / m 3 并以 10 %硅粉取代水泥的高強(qiáng)混凝土,其絕熱溫升可以比壞摻的減少 9 %。
三、硅粉對混凝土力學(xué)性能的影響
1 、提高粘結(jié)性能
由于混凝土內(nèi)部的泌水會使某些自由水積聚在鋼筋和骨料下面,從而降低了水泥漿與鋼筋和骨料界面的粘結(jié),加入硅粉可以大大減少新鮮混凝土內(nèi)部的泌水,從而減少界面水分的積聚,改善界面粘結(jié)性能。
2 、增加抗壓強(qiáng)度
由于硅粉的加入產(chǎn)生了火山灰反應(yīng)和微填料作用,使水泥漿與骨料界面過渡區(qū)改善,并使孔結(jié)構(gòu)細(xì)化
都引起強(qiáng)度增加。但由于用水量增加要抵消一部分避—度增長。摻入硅粉后,對混凝土的強(qiáng)度提高程度可用于效率指數(shù)來衡量。所謂效率指數(shù)是指當(dāng)用硅粉取代水泥時, 1 份硅粉對混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可能相當(dāng)于 2~5 倍水泥所能產(chǎn)生的強(qiáng)度,這個倍數(shù)稱為硅粉的效率指數(shù)。隨著硅粉摻量的增加,其效率指數(shù)逐漸降低,當(dāng)硅粉摻量超過 20 %時,其效率指數(shù)顯著降低,超過 30 %時,混凝土的強(qiáng)度甚至反而下降,因此,摻量通常不應(yīng)高于 20 %。當(dāng)硅粉摻量過高時,新拌混凝土將變得非常粘稠而增加施工澆搗的難度。同時硅粉的價格高于水泥,在滿足設(shè)計對混凝土強(qiáng)度或其他性能要求的前提下以少摻為宜,在高性能混凝土中,常用的摻量,一般介于 5 %~ 15 %之間。表 2 列出在混凝土中摻人硅粉時的強(qiáng)度情況:
表 2
編 號 |
SF0 |
SF5 |
SFl0 |
SFl5 | |
水泥用量 /(kg/m 3 ) 硅粉摻量 / % 高效減水劑摻量 / % 水膠比 坍落度 /mm |
467 0 0.7 0.32 70 |
439 5 1.0 0.32 70 |
412 10 1.3 0.32 75 |
385 15 1.6 0.32 75 | |
平均抗壓強(qiáng)度 /MPa |
7d |
65.0 |
72.9 |
77.3 |
79.8 |
28d |
80.3 |
90.3 |
96.5 |
100.3 | |
90d |
86.6 |
93.2 |
100.5 |
105.1 |
3 、抗拉和抗彎強(qiáng)度
一般混凝土的拉壓比干燥養(yǎng)護(hù)要大于潮濕養(yǎng)護(hù),但硅粉混凝土不管是干燥養(yǎng)護(hù)或潮濕養(yǎng)護(hù),其拉壓比都較相近。
4 、彈性模量
硅粉混凝土的彈性模量隨硅粉摻量的增加和水膠比的減少而增加。由于減少骨料和硬化水泥漿過渡區(qū)的孔隙率,使得硅粉混凝土的總剛度增加。
5 、徐變
徐變和收縮一樣,與由于干燥或水化引起的自由水從硬化混凝土中的遷移有關(guān),徐變一般隨著抗壓強(qiáng)度增加而減少。
6 、干縮
在高強(qiáng)度混凝土中自由水幾乎全部用于水化,干縮和自生收縮隨著水灰比減少而增加,特別是摻硅粉的情況下更是如此,如果硅粉的摻入,毛細(xì)管孔隙細(xì)化水分蒸發(fā)量減少。因此,一般硅粉混凝土表現(xiàn)為早期干縮增大而后期減少。
為了減少硅粉混凝土早期干縮,可采用延長潮濕養(yǎng)護(hù)時間,把硅粉配成漿劑或摻入適當(dāng)?shù)呐蛎泟┑取?
四、硅粉對混凝土耐久性的影響
從綜合角度來看,硅粉對改善混凝土的耐久性效果最為顯著,幾乎可用于有任何耐久性要求的環(huán)境。
1 、抗?jié)B性
一般硅粉增加抗?jié)B性的效果要大于強(qiáng)度的增加,特別是硅粉以小摻量摻入低強(qiáng)度混凝土?xí)r更是如此。
由環(huán)境介質(zhì)對混凝土的滲透引起的耐久性問題最為普遍。就混凝土材料自身來說,抗各種介質(zhì) ( 水、氧、 CO 2 、 C1 — 、 SO 2 4 — 等 ) 滲透性的能力主要取決于其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu) ( 總孔隙率、孔徑分布 ) 及界面性能。其中有害大孔 (>1000 ?) 占總孔隙的體積比越高對抗介質(zhì)滲透性越不利。對于普通混凝土,根據(jù) Neville 的資料,當(dāng)水灰比超過 0.6 時,混凝土的可滲透性急劇增長,而對于水灰比小于 0.4 的混凝土可認(rèn)為是基本不滲透的。對于摻入一定量的硅粉的高性能混凝土,水膠比通常小于 0.4( 最小的甚至僅 0.18) ,且有超細(xì)微粒填充,因此,摻入硅粉的高性能混凝土具有非常好的抗?jié)B能力。
2 、提高抵抗化學(xué)侵蝕的能力
加入硅粉可以明顯地降低混凝土的滲透性及減少游離的 Ca(OH) 2 ,從而可以提高混凝土抗化學(xué)侵蝕的性能。
3 、抗堿骨料反應(yīng)性
加入硅粉可改善混凝土中的堿骨料反應(yīng),因?yàn)楣璺哿W痈纳扑嗄z結(jié)材的密封性,減少了水分通過漿體的運(yùn)動速度,使得堿膨脹反應(yīng)所需的水分減少;也由于減少水泥漿孔隙液中堿離子 (Na + 和 K + ) 的濃度另外,在有硅粉時所形成的 C-S-H 有一個較低的鈣硅比,可以增加晶體容納外來離子 ( 堿分子 ) 的能力,從而減少了還原成硅和石灰凝膠的危險性。
4 、防鋼筋腐蝕性
混凝土高堿性給普通鋼筋混凝土中的鋼筋提供了形成鈍化膜的條件,一旦鈍化膜破壞,鋼筋就會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。腐蝕速度取決于水分以及氧氣進(jìn)入混凝土的速度。
加入硅粉可以改善密實(shí)性增加電阻率,所以抵抗鋼筋銹蝕的性能得到很大改善,硅粉改善電阻率是隨著硅粉含量的增加而增加。
5 、抗磨蝕性
水工高速水流泄水建筑物護(hù)面材料具有高抗沖磨與抗空蝕要求。在混凝土中加入硅粉可以改善混凝土的抗磨蝕性。
加入硅粉改善了混凝土的抗磨蝕性是由于改善了漿體自身的抗磨性和硬度,以及改善水泥漿骨料界面的粘結(jié),從而使粗骨料在受到磨損作用時難以被沖蝕。
摻硅粉抗磨蝕混凝土同不摻硅粉的混凝土相比,一般抗沖磨能力可提高 1 倍左右,抗空蝕能力可提高 3 倍以上。一般抗空蝕能力提高的倍數(shù)要大于抗沖磨能力提高的倍數(shù)。
一般隨著硅粉摻量的增加,硅粉抗磨蝕混凝土的強(qiáng)度也隨之提高,但當(dāng)硅粉摻量超過 20 %之后,其強(qiáng)度及抗磨蝕性能就開始降低,綜合考慮,根據(jù)對抗磨蝕混凝土的性能高低要求,一般取 8 %~ 10 %為宜。水泥與骨料品種對改善抗磨蝕能力有一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)用 425 # 早強(qiáng)普硅及礦渣水泥配制的硅粉混凝土其改善抗磨蝕的能力要差于純大壩或硅酸鹽水泥配制的硅粉抗磨蝕混凝土,硅粉碎石混凝土改善抗磨性能力要高于硅粉卵石混凝土,硅粉改性的鐵礦砂石混凝土抗磨蝕能力比河卵石提高 70 %。鋼纖維硅粉混凝土抗沖擊韌性有很大提高。
五、結(jié)論
大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明:在混凝土中摻入一定量的硅粉,不僅可以有效地改善混凝土的物理力學(xué)性能,滿足某些特殊工程的要求,還可以減少環(huán)境污染,同時在節(jié)約水泥和降低成本等方面也都效果顯著,是一項(xiàng)值得推廣和提倡的技術(shù)。
一、 Chemical Requirements 化學(xué)指標(biāo):
SiO2 % min 85
H2O ( Moisture Content )(含水量) % Max 3.00
L.O.I ( Loss On Ignition ) @975 · C (燒失量) % Max 6.00
C1 ≤ % 0.02
Physical Requirements 物理指標(biāo):
Bulk Density (堆積密度) kg/m3 250~350
比表面積( m 2 /kg ) ≥ 15000
二、硅粉在混凝土中的作用:
1 、填充
2 、晶種
3 、滯水
4 、火山灰反應(yīng)
5 、助泵
三、硅粉的應(yīng)用
1 、高強(qiáng)和超高強(qiáng)砼
2 、低滲透、自防水砼
3 、高耐久、高性能砼
4 、高抗沖磨砼
5 、高耐磨路面、橋面
6 、高耐磨蝕砼
7 、水中不分散砼
8 、噴射砼
9 、巖土加固的灌漿料。
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總投資 64.5 億元,全長 32.4 公里 ,擁有世界最 大主跨的蘇通長江公路大橋,近日實(shí)現(xiàn)南北合龍全線貫通。蘇通大橋采用了跨徑超千米的斜拉橋方案,創(chuàng)造了 4 項(xiàng)世界紀(jì)錄:最深基礎(chǔ),基深 120 米 ,主墩基
礎(chǔ)由 131 根長約 120 米 、直徑 2.5 米 至 2.8 米 的群樁組成,承臺長 114 米 、寬 48 米 ,面積有一個足球場大;最高橋塔,橋塔高 300.4 米 ,超原紀(jì)錄 100 米 ;最大主跨,跨徑 1088 米 ,超原紀(jì)錄 198 米 。
高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑 GB/T18736—2002
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑的定義、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存等。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于高強(qiáng)高性能混凝土用磨細(xì)礦渣、磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)天然沸石和硅灰及其復(fù)合的礦物外加劑。
2 引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文,通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時,所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂,使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T176 — 996 水泥化學(xué)分析方法 (eqv ISO 680 : 1990)
GB/T2419 — 1994 水泥膠砂流動度測定方法
GB/T 5483 — 1996 石膏和硬石膏
GB 8076 — 1997 混凝土外加劑
GB 9774 — 1996 水泥包裝袋
GB 12573 — 1990 水泥取樣方法
GB/T17671 — 1999 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法 (1SO 法 )(idt ISO 679 : 1989)
JC/T420 — 1991 水泥原料中氯的化學(xué)分析方法
JC/T667 — 1997 水泥粉磨用工藝外加劑
3 定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用以下定義。
3 . 1 高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑
在混凝土攪拌過程中加入的、具有一定細(xì)度和活性的用于改善新拌合硬化混凝土性能 ( 特別是混凝土耐久性 ) 的某些礦物類的產(chǎn)品。
3 . 2 ?;郀t礦渣
煉鐵高爐排出的熔渣,經(jīng)水淬而成的粒狀礦渣。
3 . 3 磨細(xì)礦渣
粒狀高爐礦渣經(jīng)干燥、粉磨等工藝達(dá)到規(guī)定細(xì)度的產(chǎn)品、粉磨時可添加適量的石膏和水泥粉磨用工藝外加劑。
3 . 4 硅灰
在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時,通過煙道排出的硅蒸氣氧化后,經(jīng)收塵器收集得到的以無定形二氧化硅為主要成分的產(chǎn)品。
3 . 5 粉煤灰
用燃煤爐發(fā)電的電廠排放出的煙道灰。
3 . 6 磨細(xì)粉煤灰
干燥的粉煤灰經(jīng)粉磨達(dá)到規(guī)定細(xì)度的產(chǎn)品。粉磨時可添加適量的水泥粉磨用工藝外加劑。
3 . 7 天然沸石巖
指火山噴發(fā)形成的玻璃體在長期的堿溶液條件下二次成礦所形成的以沸石類礦物為主的巖石。
3 . 8 磨細(xì)天然沸石
以一定品位純度的天然沸石為原料,經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的產(chǎn)品。粉磨時可添加適量的水泥粉磨用工藝外加劑。
3 . 9 復(fù)合礦物外加劑
由兩種或兩種以上礦物外加劑復(fù)合而成的產(chǎn)品。
3 . 10 基準(zhǔn)膠砂
用基準(zhǔn)水泥按規(guī)定方法配制的作為對比的膠砂。
3 . 11 受檢膠砂
礦物外加劑以規(guī)定比例取代一定量的基準(zhǔn)水泥后,按規(guī)定方法制備的檢驗(yàn)用膠砂。
3 . 12 需水量比
受檢膠砂的流動度達(dá)到基準(zhǔn)膠砂相同流動度 ( 即基準(zhǔn)膠砂流動度± 5mm ) 時兩者的用水量之比,以百分?jǐn)?shù)表示。
3 . 13 活性指數(shù)
受檢膠砂和基準(zhǔn)膠砂試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至相同規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度之比,用百分?jǐn)?shù)表示。
4 分類
4 . 1 分類
礦物外加劑按照其礦物組成分為四類:磨細(xì)礦渣、磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)天然沸石、硅灰。礦渣粉磨時可適量添加符合 GB/T 5483 質(zhì)量要求的石膏;粉磨時加入的工藝外加劑應(yīng)符合 JC/T 667 的要求。
復(fù)合礦物外加劑依其主要組分進(jìn)行分類,參照該類產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。
4 . 2 等級
依據(jù)性能指標(biāo)將磨細(xì)礦渣分為三級,磨細(xì)粉煤灰和磨細(xì)天然沸石分為兩級。
4 . 3 代號
礦物外加劑用代號 MA 表示。
各類礦物外加劑用不同代號表示。磨細(xì)礦渣 S ,磨細(xì)粉煤灰 F ,磨細(xì)天然沸石 Z ,硅灰 SF 。
4 . 4 標(biāo)記
礦物外加劑的標(biāo)記依次為:礦物外加劑一分類一等級標(biāo)準(zhǔn)號
示例:Ⅱ級磨細(xì)礦渣,標(biāo)記為“ MAS Ⅱ GB/ T × × × × — 2002 ”
5 技術(shù)要求
5 . 1 礦物外加劑的技術(shù)要求應(yīng)符合表 1 的規(guī)定
表 1 礦物外加劑的技術(shù)要求
試驗(yàn)項(xiàng)目 |
指標(biāo) | |||||||||
磨細(xì)礦渣 |
磨細(xì)粉煤灰 |
磨細(xì)天然沸石 |
硅灰 | |||||||
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅰ |
Ⅱ | ||||
化學(xué)性能 |
MgO/% ≤ |
14 |
— |
— |
— |
— |
— | |||
SO 3 /% ≤ |
4 |
3 |
— |
— |
— | |||||
燒失量 /% ≤ |
3 |
5 |
8 |
— |
— |
6 | ||||
Cl/% ≤ |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 | ||||||
SiO 2 /% ≥ |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
85 | ||
吸銨值 /mmol/ 100g ≥ |
— |
— |
— |
— |
— |
130 |
100 |
— | ||
物理性能 |
比表面積 / ㎡ / ㎏ ≥ |
750 |
550 |
350 |
600 |
400 |
700 |
500 |
15000 | |
含水率 /% ≤ |
1.0 |
1.0 |
— |
— |
3.0 | |||||
膠砂性能 |
需水量比 /% ≤ |
100 |
95 |
105 |
110 |
115 |
125 | |||
活性指數(shù) |
3d/ % ≥ |
85 |
70 |
55 |
— |
— |
— |
— |
— | |
7d/ % ≥ |
100 |
85 |
75 |
80 |
75 |
— |
— |
— | ||
28d/ % ≥ |
115 |
105 |
100 |
90 |
85 |
90 |
85 |
85 |
5 . 2 總堿量
各種礦物外加劑均應(yīng)測定其總堿量。根據(jù)工程要求,由供需雙方商定供貨指標(biāo)。
6 試驗(yàn)方法
6 . 1 氧化鎂、三氧化硫、燒失量
按 GB/T176 進(jìn)行。
6 . 2 氯離子
按 JC/T420 進(jìn)行。
6 . 3 硅灰中二氧化硅分析
按附錄 A( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 ) 進(jìn)行。
6 . 4 吸銨值
按附錄 B( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 ) 進(jìn)行。
6 . 5 比表面積
硅灰的比表面積用 BET 氮吸附法測定,磨細(xì)礦渣,磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)天然沸石采用激光粒度分析儀測定其粒度分布,并按儀器說明書給定的方法計算出比表面積。
6 . 6 含水率
按 GB/T176 進(jìn)行。
6 . 7 需水量比及活性指數(shù)
按附錄 C( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 ) 進(jìn)行。
6 . 8 總堿量
按 GB/T176 進(jìn)行。
7 檢驗(yàn)規(guī)則
7 . 1 編號、取樣和留樣
7 . 1 . 1 礦物外加劑出廠前應(yīng)按同類同等級進(jìn)行編號和取樣,每一編號為一個取樣單位。
7 . 1 . 2 硅灰及其復(fù)合礦物外加劑以 30t 為一個取樣單位,其余礦物外加劑以 120t 為一個取樣單位,其數(shù)量不足者也以一個取樣單位計。
7 . 1 . 3 取樣和留樣
7 . 1 . 3 . 1 取樣
取樣按 GB l2573 規(guī)定進(jìn)行。取樣應(yīng)隨機(jī)取樣,要有代表性。可以連續(xù)取樣。也可以在 20 個以上不同部位取等量樣品。每樣總質(zhì)量至少 12kg ,硅灰取樣量可以酌減,但總質(zhì)量至少4kg 。試樣混勻后,按四分法縮減取比試驗(yàn)用量多 1 倍的試樣。
7 . 1 . 3 . 2 留樣
生產(chǎn)廠每一編號的礦物外加劑試樣應(yīng)分為兩等份,一份供產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)用,另一份密封保存 6 個月,以備復(fù)驗(yàn)或仲裁時用。
7 . 2 檢驗(yàn)
7 . 2 . 1 出廠檢驗(yàn)
每一編號的礦物外加劑檢驗(yàn)項(xiàng)目,根據(jù)其品種按表 1 中規(guī)定的物理和膠砂性能進(jìn)行檢驗(yàn)。
7 . 2 . 2 型式檢驗(yàn)
各類礦物外加劑按第 5 章中規(guī)定的相應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)行檢測。有下列情況之一者,應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn):
a) 新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的試制定型鑒定;
b) 正式生產(chǎn)后,如材料、工藝有較大改變,可能影響產(chǎn)品性能時;
c) 正常生產(chǎn),一年至少進(jìn)行一次檢驗(yàn);
d) 產(chǎn)品長期停產(chǎn),恢復(fù)生產(chǎn)時;
e) 出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式檢驗(yàn)有較大差異時;
f) 國家質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)要求時。
7 . 3 判定
各類礦物外加劑性能符合表 1 中相應(yīng)等級的規(guī)定,則判為相應(yīng)等級;若其中有一項(xiàng)不符合規(guī)定指標(biāo),則降級或判為不合格晶。
7 . 4 試驗(yàn)報告
根據(jù)用戶要求,生產(chǎn)廠應(yīng)在礦物外加劑發(fā)出后 10 日內(nèi)提供質(zhì)檢報告 ( 除 28d 活性指數(shù)外 ) , 28d 活性指數(shù)應(yīng)在發(fā)貨后 32d 內(nèi)補(bǔ)報。礦物外加劑產(chǎn)品中加入其他組分的品種和數(shù)量應(yīng)在試驗(yàn)報告中予以說明。試驗(yàn)報告的內(nèi)容應(yīng)包括第 5 章中相應(yīng)礦物外加劑的性能指標(biāo)。
8 復(fù)驗(yàn)
在產(chǎn)品貯存期內(nèi),用戶對產(chǎn)品質(zhì)量提出異議時,可進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)可以用同一編號封存樣進(jìn)行。如果使用方要求現(xiàn)場取樣,應(yīng)事先在供貨合同中規(guī)定。生產(chǎn)廠應(yīng)在接到用戶通知 7 日內(nèi)會同用戶共同取樣,送質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn);生產(chǎn)廠在規(guī)定時間內(nèi)不去現(xiàn)場,用戶可會同質(zhì)檢機(jī)構(gòu)取樣檢驗(yàn),結(jié)果同等有效。
9 包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸及貯存
9 . 1 包裝
礦物外加劑可以袋裝或散裝。袋裝每袋凈質(zhì)量不得少于標(biāo)志質(zhì)量的 98 %,隨機(jī)抽取 20 袋,其總質(zhì)量不得少于標(biāo)志質(zhì)量的 20 倍。包裝袋應(yīng)符合 GB 9774 的規(guī)定。散裝由供需雙方商量確定,但有關(guān)散裝質(zhì)量的要求必須符合上述原則規(guī)定。
9 . 2 標(biāo)志
所有包裝容器均應(yīng)在明顯位置注明以下內(nèi)容:執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)號、產(chǎn)品名稱、等級、凈質(zhì)量或體積、生產(chǎn)廠名。生產(chǎn)日期及出廠編號應(yīng)于產(chǎn)品合格證上予以注明。
9 . 3 運(yùn)輸
運(yùn)輸過程中應(yīng)防止淋濕及包裝破損,或混入其他產(chǎn)品。
9 . 4 貯存
在正常的運(yùn)輸、貯存條件下,礦物外加劑的貯存期從產(chǎn)品生產(chǎn)之日起計算為半年。
礦物外加劑應(yīng)分類、分等級貯存在專用倉庫或儲倉中,不得露天堆放,以易于識別、便于檢查和提貨為原則。
貯存時間超過貯存期的產(chǎn)品,應(yīng)予復(fù)檢,檢驗(yàn)合格后才能出庫使用。
附錄 A
( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 )
二氧化硅含量分析方法
A1 標(biāo)準(zhǔn)試劑
鹽酸: 36 % -38 %;
硫酸: 95 %~ 98 %;
氫氟酸: 40 %;
無水碳酸鈉:
動物膠: 1 %。
在分析中用體積比表示試劑稀釋程度,例如:鹽酸 (1+2) 表示: 1 份體積的濃鹽酸與 2 份體積的水相混合。
A2 分析步驟
A2 . 1 將試樣在 105-110~C 烘干。
A2 . 2 稱取 0.5g 試樣于預(yù)先放入 3 g ~ 4g 無水碳酸鈉的鉑坩堝中,攪拌均勻,送入預(yù)熱至 80 0 ℃ 的高溫爐中,升溫至 100 0 ℃ 熔融 30min( 空白置于近爐門處,到溫度后可先取出 ) ,坩堝取出后立即傾斜放置,冷卻。將坩堝置于 250mL 。燒杯中,加入 60mL 冷的鹽酸 (1+2) ,待熔塊脫離坩堝后,用水洗凈坩堝,并用橡皮擦棒擦凈,置于水浴上蒸發(fā)至濕鹽狀。在蒸發(fā)過程中,要經(jīng)常攪拌溶液,使鹽類成粉末狀而不呈晶狀析出,取下,冷卻,加人 6 ~ 8mL 的 1 %動物膠溶液,空白加 5mL ,充分?jǐn)噭?,放?5min 以上,用水沖洗杯壁,加入 20mL 熱水,攪拌使鹽類溶解,待沉淀沉降后趁熱過濾,燒杯中沉淀全部轉(zhuǎn)移人漏斗中,用 2 %溫?zé)猁}酸洗滌至無鐵離子,再用水洗滌兩次。
A2 . 3 將沉淀連同濾紙放在鉑坩堝中,低溫灰化,在 100 0 ℃ 灼燒 3 0 ~ 50min ,干燥器中冷卻,稱重,再灼燒 20 ~ 30 min ,直至恒量。然后沉淀用水潤濕,加 4 滴硫酸 (1 十 1) 和 5mL 氫氟酸蒸發(fā)至冒三氧化硫白煙,最后在小電爐上使白煙冒盡。坩堝及殘渣在 95 0 ℃ 灼燒 20min 稱量。用差減法計算結(jié)果。
附錄 B
( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 )
吸銨值測定方法
B1 標(biāo)準(zhǔn)試劑
B1 . 1 氯化銨溶液: 1mol/L ;
B1 . 2 氯化鉀溶液; 1moL/L ;
B1 . 3 硝酸銨溶液: 0.005mol/L ;
B1 . 4 硝酸銀溶液: 5 %;
B1 . 5 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液: 0.1mol/L ;
B1 . 6 甲醛溶液: 38 %;
B1 . 7 酚酞酒精溶液: 1 %。
B2 測定儀器
B2 . 1 干燥器: ф3 0 ㎝ ~ ф 40cm ;
B2 . 2 電爐: 300W ~ 500W ;
B2 . 3 燒杯: 150mL ;
B2 . 4 錐形瓶: 250m L ~ 300mL ;
B2 . 5 漏斗: Ф 1 0 ㎝ ~ Ф 2 0 ㎝ ,附中速定性濾紙;
B2 . 6 滴定管: 50mL ,最小刻度 0.1mL ;
B2 . 7 分析天平: 200g ,感量 0.1ing 。
B3 測試步驟
B3 . 1 取通過 80μm 方孔篩的磨細(xì)天然沸石風(fēng)干樣,放人干燥器中 24h 后,稱取 1g 精確到 0.1mg ,置于 150mL 的燒杯中,放入 100mL 的 1moL/L 的氯化銨溶液;
B3 . 2 將燒杯放在電熱板或調(diào)溫電爐上加熱微沸 2h( 經(jīng)常攪拌,可補(bǔ)充水,保持杯中溶液至少 30mL) ;B3 . 3 趁熱用中速濾紙過濾,取煮沸并冷卻的蒸餾水洗燒杯和濾紙沉淀,再用 0.005mol/L 的硝酸銨淋洗至無氯離子 ( 用黑色比色板滴兩滴淋洗液,加入一滴硝酸銀溶液,無白色沉淀產(chǎn)生,表明無氯離子 ) ;
B3 . 4 移去濾液瓶,將沉淀移到普通漏斗中,用煮沸的 1mol/L 氯化鉀溶液每次約 30mL 沖洗沉淀物,用一干凈燒杯承接,分四次洗至 100 ~ 120mL 為止;
B3 . 5 在洗液中加入 10mL 甲醛溶液,靜置 20min ;
B3 . 6 在錐形洗液瓶中加入 2 ~ 8 滴酚酞指示劑,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,直至微紅色為終點(diǎn) ( 半分鐘不褪色 ) ,記下消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積。
B4 磨細(xì)天然石吸銨值計算
A = |
M × V × 100 |
|
m |
式中 A ——吸銨值, mmol/ 100g ;
M —— NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度, mol/L ;
V ——消耗的 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積, mL ;
m ——磨細(xì)天然沸石風(fēng)于樣放人干燥器中 24h 的質(zhì)量, g 。
B5 測試結(jié)果處理
同一樣品分別進(jìn)行兩次測試,所得測試結(jié)果之差不得大于 3 %,取平均值為試驗(yàn)結(jié)果。計算值取到小數(shù)后 1 位。當(dāng)測試結(jié)果超過允許范圍時,應(yīng)查找原因,重新按上述試驗(yàn)方法進(jìn)行測試。
附錄 C
( 標(biāo)準(zhǔn)的附錄 )
礦物外加劑膠砂需水量及活性指數(shù)的測試方法
C1 適用范圍
本附錄規(guī)定了磨細(xì)礦渣、硅灰、粉煤灰、磨細(xì)天然沸石等及其復(fù)合的礦物外加劑膠砂需水量比及活性指數(shù)的測試方法。
C2 試驗(yàn)用儀器
采用 GB/T17671 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法 (ISO 法 ) 中所規(guī)定的試驗(yàn)用儀器。
C 3 試驗(yàn)用材料
C3 . 1 水泥
采用 GB 8076 — 1997 附錄 C 中規(guī)定的基準(zhǔn)水泥。在因故得不到基準(zhǔn)水泥時,允許采用 C 3 A 含量 6 %~ 8 %,總堿量 (Na 2 O % +0.658K 2 O % ) 不大于 1 %的熟料和二水石膏、礦渣共同磨制的強(qiáng)度等級大于 ( 含 )42.5 的普通硅酸鹽水泥,但仲裁仍需用基準(zhǔn)水泥。
C3 . 2 砂
符合 GB/T17671 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)砂。
C3 . 3 水
采用自來水或蒸餾水。
C3 . 4 礦物外加劑
受檢的礦物外加劑。
C4 試驗(yàn)條件及方法
C4 . 1 試驗(yàn)條件
試驗(yàn)室應(yīng)符合 GB/T17671 — 1999 中 4.1 的規(guī)定。試驗(yàn)用各種材料和用具應(yīng)預(yù)先放在試驗(yàn)室內(nèi),使其達(dá)到試驗(yàn)室相同的溫度。
C4 . 2 試驗(yàn)方法
C4 . 2 . 1 膠砂配比
見表 C1 。
表 C1 膠砂配比 g
材料 |
基準(zhǔn)膠砂 |
受檢膠砂 |
備注 | |||
磨細(xì)礦渣 |
磨細(xì)粉煤灰 |
磨細(xì)天然沸石 |
硅灰 | |||
水泥 |
45 0 ± 2 |
22 5 ± 1 |
315 ± 1 |
405 ± 1 |
405 ± 1 |
表 C1 所示為一次攪拌量 |
礦物外加劑 |
— |
22 5 ± 1 |
135 ± 1 |
4 5 ± 1 |
4 5 ± 1 | |
ISO 砂 |
135 0 ± 5 |
13 50 ± 5 |
135 0 ± 5 |
135 0 ± 5 |
135 0 ± 5 | |
水 |
22 5 ± 1 |
使受檢膠砂流動度達(dá)基準(zhǔn)膠砂流動度值± 5 ㎜ |
C4 . 2 . 2 攪拌
把水加入攪拌鍋里,再加人預(yù)先混勻的水泥和礦物外加劑,把鍋放置在固定架上,上升至固定位置。然后按 GB/T 17671 — 1999 中 6 . 3 進(jìn)行攪拌,開動機(jī)器后,低速攪拌 30s 后,在第二個 30s 開始的同時均勻地將砂子加入。當(dāng)各級砂是分裝時,從最粗粒級開始,依次將所需的每級砂量加完。把機(jī)器轉(zhuǎn)至高速再拌 30s 。停用 90s ,在第一個 15s 內(nèi)用一個膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中間,在高速下繼續(xù)攪拌 60s 。各個攪拌階段,時間誤差應(yīng)在± 1s 以內(nèi)。水泥膠砂流動度測定參照 GB/T2419 進(jìn)行。
C4 . 2 . 3 試件的制備
按 GB/T17671 — 1999 中第 7 章進(jìn)行。
C4 . 2 . 4 試件的養(yǎng)護(hù)
C4 . 2 . 4 . 1 試件脫模前處理和養(yǎng)護(hù)、脫模、水中養(yǎng)護(hù)按 GB/T 17671 — 1999 中 8 . 1 、 8 . 2 和 8 . 3 進(jìn)行。
C4 . 2 . 4 . 2 強(qiáng)度和試驗(yàn)齡期
計算齡期是從水泥加水?dāng)嚢栝_始試驗(yàn)時算起,不同齡期強(qiáng)度試驗(yàn)在下列時間里進(jìn)行。
—— 72 h ± 45min ;
—— 7 d ± 2h ;
— —> 28 d ± 8h 。
C5 結(jié)果與計算
C5 . 1 需水量比
根據(jù)表 C1 配比,測得受檢膠砂的需水量,按式 C1 計算相應(yīng)礦物外加劑的需水量之比:
R w = |
W 1 |
× 100 ……………………………… ( C1 ) |
225 |
式中 R w ——受檢膠砂的需水量比,%;
W t ——受檢膠砂的用水量, g ;
225 ——基準(zhǔn)膠砂的用水量, g 。
計算結(jié)果取為整數(shù)。
C5 . 2 礦物外加劑活性指數(shù)計算
在測得相應(yīng)齡期基準(zhǔn)膠砂和試驗(yàn)?zāi)z砂抗壓強(qiáng)度后,按式 C2 計算礦物外加劑的相應(yīng)齡期的活性指數(shù)。
A = |
R t |
× 100 ……………………………… ( C2 ) |
R 0 |
式中 A ——礦物外加劑的活性指數(shù);
R t ——受檢膠砂相應(yīng)齡期的強(qiáng)度, MPa ;
R 0 ——基準(zhǔn)膠砂相應(yīng)齡期的強(qiáng)度, MPa 。
計算結(jié)果取為整數(shù)。