摘 要:商品混凝土的經(jīng)濟(jì)效益與混凝土配合比有關(guān),通過大量試驗(yàn)證明,增加粉煤灰及礦渣含量能降低商品混凝土的成本。介紹了試驗(yàn)過程及原理,以期在實(shí)踐中推廣。
關(guān)鍵詞:商品混凝土;高摻;強(qiáng)度
中圖分類號(hào): TQ178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
目前,我國(guó)普遍推廣商品混凝土,是因?yàn)樗哂协h(huán)保、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。為了提高商品混凝土的經(jīng)濟(jì)效益,作者通過試驗(yàn),在不改變混凝土強(qiáng)度和其它性能的情況下高摻粉煤灰等摻合料降低成本,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了配制C40 商品混凝土的過程并作了詳細(xì)分析。
1 試驗(yàn)原材料
( 1 ) 水泥: 鄂州雷山P. O 42. 5R 水泥。3 d 強(qiáng)度30. 3MPa , 28 d 強(qiáng)度64. 2MPa; 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量P = 27. 7% ; 安定性和初凝、終凝時(shí)間合格。
( 2 ) 粉煤灰: 葛店熱電廠粉煤灰公司Ⅱ級(jí)粉煤灰, 燒失量7% , 細(xì)度為過0. 045 篩, 篩余量20% ; 需水量比105%。
( 3 ) 礦渣: 鄂鋼磨細(xì)高爐礦渣,細(xì)至比表面積為4 000 cm2 / g。
( 4 ) 高效緩凝減水劑: 黃石市砼輝新型建材廠TH - 02。
( 5 ) 石子: 鐵山石灰石礦產(chǎn)碎石, 最大粒徑25mm; 含泥量0. 8% ; 泥塊含量0. 3% ; 針片狀含量2. 1%。
( 6 ) 砂: 湖北浠水巴河產(chǎn)中砂, 細(xì)度模數(shù)2. 3;含泥量2. 6% ; 泥塊含量0. 7%。
2 試驗(yàn)過程
2. 1 粉煤灰的活化
粉煤灰的活化包括物理活化和化學(xué)活化兩種方法。
2. 1. 1 物理活化
物理活化指的是球磨粉煤灰。粉煤灰中玻璃顆粒是火山灰活性的主要來源, 粉煤灰中的玻璃體是以玻璃為主的多相復(fù)合顆粒, 這種玻璃質(zhì)顆粒外層由一層堅(jiān)硬的玻璃外殼包裹, 阻礙了粉煤灰活性的產(chǎn)生。通過球磨, 可改善粉煤灰表面特性,粉碎大的顆粒體, 改善粉煤灰的級(jí)配, 使更多的玻璃顆粒露出,從而提高粉煤灰的活性,一般粉煤灰的比表面積在6 000 ～7 000 cm2 / g較好。同時(shí),由于在機(jī)械力作用下,粉煤灰的聚集狀態(tài)顆粒被分散,級(jí)配得到改善,所以球磨也不會(huì)增加標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,其結(jié)果如表l所示。
注:水泥∶粉煤灰= 70 ∶30;水膠比為0. 44;膠砂比為1 ∶2. 5。
2. 1. 2 化學(xué)活化
只憑借球磨來提高粉煤灰的活性是有限的,對(duì)此可采用一種堿性溶液作為激發(fā)劑, 噴灑在粉煤灰上,陳化1 d 后再球磨至所需要的細(xì)度(比表面積為6 000 ～7 000 cm2 / g) ,其性能如表2 所示。
注:水泥∶粉煤灰= 70 ∶30;水膠比為0. 44;膠砂比1 ∶2 . 5。
由表2 可知, 化學(xué)激發(fā)粉煤灰活性的作用是顯著的。這是由于堿作用于粉煤灰表面后, 粉煤灰玻璃體中的Al—O、Al—Si—O、Si—O 鍵斷裂,粉煤灰表面活性大大增加, 加入水泥后斷裂鍵使粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物Ca (OH ) 2 迅速反應(yīng),生成CSH 及CAH ,同時(shí)也大大加快了水泥的水化,使早期強(qiáng)度增加[ 1 ] 。由于粉煤灰的水化是長(zhǎng)時(shí)間的過程,其后期強(qiáng)度也不會(huì)下降。
2. 1. 3 礦渣及減水劑的加入
由表2 可以看出, 雖然粉煤灰在物理及化學(xué)激發(fā)下活性大大提高, 但它的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量卻比較大,在大摻量粉煤灰的情況下,為達(dá)到所需的坍落度要加入更多的水, 這將影響混凝土的強(qiáng)度[ 2 ] 。為此,我們采用加入礦渣和減水劑的方法來降低其需水量如表3 所示[ 3 ] 。
礦渣本身具有較小的需水量, 即具有減水的功能,加入礦渣后標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量降低; 但這并不能滿足實(shí)用的要求, 加入少量的減水劑后可以滿足要求,即標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量小于28%。單獨(dú)使用礦渣會(huì)產(chǎn)生泌水現(xiàn)象,而與粉煤灰混用,不僅可降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,而且還克服了泌水的缺點(diǎn)。
2. 2 配合比設(shè)計(jì)
通常情況下, 設(shè)計(jì)粉煤灰- 礦渣混凝土的程序?yàn)? 先按普通水泥混凝土設(shè)計(jì)水灰比,再按一定的增量系數(shù)用粉煤灰和礦渣取代水泥配制粉煤灰- 礦渣混凝土。但由于粉煤灰和礦渣的來源不一,質(zhì)量難以保證, 因此采用上述方法效果不理想。
對(duì)此我們采用一種新方法, 它不僅可以用于單組分的摻合料, 對(duì)多組分摻合料的配合比設(shè)計(jì)也是行之有效的。即將水泥礦渣和粉煤灰按預(yù)定的比例共取540 g,再按水膠比為0. 44、膠砂比為1 ∶2. 5 取水和砂子, 進(jìn)行28 d 的膠砂強(qiáng)度試驗(yàn),然后根據(jù)28 d 的膠砂強(qiáng)度, 按JGJ55 - 2000 進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。
2. 2. 1 膠砂的強(qiáng)度
試驗(yàn)結(jié)果表明, C40 混凝土中, 水泥、粉煤灰(活化) 、礦渣與高效緩凝減水劑, 較好的比例為39. 64 ∶20 ∶40 ∶0. 36 , 其早期強(qiáng)度較高, 后期強(qiáng)度可以達(dá)到42. 5 級(jí)水泥的強(qiáng)度如表4 所示。
注:標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為27. 9%。
2. 2. 2 配合比設(shè)計(jì)
根據(jù)以上結(jié)果, 按JGJ55 - 2000 計(jì)算, 配制C40 所需的W /C為0. 42 ,依據(jù)泵送需要, 選定用水量為180 kg /m3 。砂率為42% , 外加劑TH —02為膠凝材料的2. 5%[ 4 ] 。設(shè)計(jì)配合比如表5 所示。
根據(jù)以上混凝土試配結(jié)果, 選定W /C = 0. 42時(shí)所對(duì)應(yīng)的配合比, 即可配制出C40 的混凝土,且早期強(qiáng)度不低, 有利于早期拆模。同時(shí)對(duì)比只經(jīng)磨細(xì)處理的粉煤灰和原狀粉煤灰按W /C 為0. 42配合比(為達(dá)到相同的坍落度,高效緩凝減水劑的用量分別為膠凝材料的2. 5%和3. 0% ) 所得的結(jié)果,可見未經(jīng)化學(xué)活化的粉煤灰配制的混凝土早期強(qiáng)度低, 一般混凝土中未經(jīng)化學(xué)活化的粉煤灰要到8 ～28 d 后,其潛在活性才開始加速激發(fā),因此后期強(qiáng)度才逐漸趕上。C40 混凝土配合比設(shè)計(jì)如表5 所示。
注: 4號(hào)采用只經(jīng)磨細(xì)處理的粉煤灰, 5號(hào)采用原狀粉煤灰。
3 經(jīng)濟(jì)分析
目前,市售42. 5R 普通硅酸鹽水泥價(jià)格為450 元/ t,磨細(xì)礦渣為300 元/ t,粉煤灰為90元/ t,粉煤灰活化處理的費(fèi)用為50 元/ t,粉煤灰磨強(qiáng)費(fèi)用為10 元/ t, 高效減水劑為2 300 元/ t, 水為2元/ t,砂為40 元/ t, 石子32 元/ t。對(duì)于普通混凝土,根據(jù)JGJ55 - 2000 計(jì)算, C40 混凝土水泥用量為428 kg /m3 (鄂州P ·O42. 5R 水泥) , 高效緩凝減水劑用量為膠凝材料的2. 5% ,水用量180 kg /m3 ,砂用量為778 kg /m3 ,石子用量為1074 kg /m3(即配合比0 ) 。選用相同施工坍落度配合比進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較,結(jié)果如表6 所示。
綜合考慮施工和經(jīng)濟(jì)因素,配合比2 較好。
4 結(jié)束語(yǔ)
用物理和化學(xué)方法激活并復(fù)合礦渣、高效緩凝減水劑的粉煤灰配制的泵送混凝土具有較高的早期強(qiáng)度,且后期強(qiáng)度并不降低。采用摻多種摻合料配制泵送混凝土的新方法,已在實(shí)踐中應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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