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機制砂混凝土摻哪些礦物摻合料好?
2020-02-24 13:25
高性能混凝土需摻入適量的粉煤灰與礦渣粉,用礦物摻合料取代一定量的水泥,從而降低施工成本,并能降低混凝土內(nèi)部水化所產(chǎn)生的水化熱,且能改善混凝土的工作性與混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu),增進抗?jié)B透性能和、抗腐蝕性能和抑制堿一骨料反應(yīng)等作用。
①粉煤灰
粉煤灰是從電廠煙塵中收集的一種細顆粒粉末,其主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵,形狀為微細硅鋁玻璃微珠,這些玻璃體單元—硅氧四面體、鋁氧四面體和鋁氧八面體的聚合度較大,一般呈無規(guī)則的長鏈式和網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu),不易解體斷裂。由于粉煤灰璃體結(jié)構(gòu)縮聚程度高,離子化程度低,僅依靠水的極性不足以將其結(jié)構(gòu)破壞至確定的結(jié)構(gòu)單元。因此,純水不能使粉煤灰、礦渣很好地水化。
水泥中的C3S, C2S在水化時析出Ca(OH)2,粉煤灰處在這種堿性介質(zhì)中。其硅鋁玻璃體重的部分Si-O, Al-O鍵在極性較強的OH-, Cat十及剩余石膏發(fā)生反應(yīng),生存水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和鈣礬石,從而產(chǎn)生強度。但由于活性較高的硅鋁玻璃珠表面致密且光滑,OH一或極性水分子對它的侵蝕過程緩慢,而使上述反應(yīng)過程非常緩慢,相應(yīng)生成的水化產(chǎn)物數(shù)量很少,早期強度會有所降低。
粉煤灰之所以能改善混凝土的諸多性能,主要是因為粉煤灰具有形態(tài)效應(yīng)、填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)。
②礦渣粉
礦渣粉是由不同氧化物(A1203, Si02)形成的各方向發(fā)展的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其內(nèi)部質(zhì)點的分布規(guī)律要比晶體差得多,近程有序,遠程無序。礦渣粉在與水混合后,在其表面將發(fā)生輕微的水化反應(yīng),使其部分物質(zhì)溶解和水化形成C-S-H凝膠,但進一步水化被礦渣粉玻璃體表面的低滲透保護膜所阻止,使水不能進入礦渣份玻璃體內(nèi)部,而礦渣粉內(nèi)部的離子也不能滲出,所以磨細礦渣與水的反應(yīng)十分緩慢。
礦渣粉與粉煤灰一樣,也具有形態(tài)效應(yīng)、填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)等。在水泥水化初期,膠凝材料系統(tǒng)中的礦渣微粒分布并包裹在水泥顆粒的表面,能起到延緩和減少水泥初期水化產(chǎn)物相互搭接的隔離作用,從而改善了混凝土的工作性。磨細的礦渣粉在堿激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)或復(fù)合激發(fā)下具有反應(yīng)活性,普通混凝土的漿體與骨料的界面粘結(jié)受水化產(chǎn)物Ca(OH)2定向排列的影響而強度降低。與水泥水化所產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應(yīng),生成低鈣型的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等凝膠,在水泥水化過程中激發(fā)、誘增水泥的水化程度,加速水泥水化的反應(yīng)進程,還能改善混凝土的界面結(jié)構(gòu),從而顯著地改善并提高混凝土的強度和耐久性能。
③粉煤灰與礦渣粉的超疊加效應(yīng)
單摻礦渣粉對混凝土的成本不利,雖然單摻粉煤灰可以大幅度降低成本,但摻量受到較大的限制,并且早期強度不是很理想。兩則的復(fù)配就能很好的解決這些問題,能充分利用二者的優(yōu)勢效應(yīng):
1)粉煤灰中的玻璃微珠對漿體起到軸承潤滑作用,增大拌和物的流動性,改善由磨細礦渣粉摻入導(dǎo)致混凝土粘聚性提高,泌水增大的趨勢。另外混凝土可視為連續(xù)級配的顆粒堆積體系,粗集料的間隙由細集料填充,細集料的間隙由水泥顆粒填充,而水泥顆粒之間的間隙則需要更細的顆粒來填充。礦渣粉的細度比水泥和粉煤灰顆粒更細,因而可改善混凝土的孔結(jié)構(gòu),降低孔隙率并減小孔徑的尺寸,使混凝土形成密實充填結(jié)構(gòu)和細觀層次的自緊密堆積體系,從而可有效地改善混凝土的綜合性能,使混凝土不僅具有較好的物理力學(xué)性能還可提高耐久性。
2)混凝土成型早期,在集料周圍會形成一層水膜,靠近集料的水泥漿體比遠離集料的水泥漿體的水膠比高,于是會造成界面過渡區(qū)毛細孔體積大,導(dǎo)致在水泥漿與骨料的界面附近,形成一個過渡帶,其特征是粗大的Ca(OH):結(jié)晶與Ca(OH):定向排列,富集于界面卜。過渡帶范圍內(nèi),在接觸層與骨料表面處幾乎是垂直板狀或?qū)訝畹腃a}OH):定向結(jié)晶;在中間層則分布著Ca(OH):及鈣礬石粗大的結(jié)晶及少量的C-S-H凝膠,呈現(xiàn)出一種強度不好的狀態(tài)。硅酸鹽水泥混凝土中,大量的Ca(OH):結(jié)晶在表面處形成一個粗糙的結(jié)構(gòu),會降低混凝土的強度與耐久性均。但在早期,水泥水化所生成的Ca(OH):和摻入的石膏分別作為礦渣微粉的堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑,并與礦渣微粉中的活性組分相互作用,生成水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣或水化硫鐵酸鈣。而在后期,主要是水泥熟料水化所析出的Ca(OH)2,通過液相擴散到粉煤灰球形玻璃體的表面,發(fā)生化學(xué)吸附和侵蝕,并生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣;當有石膏存在時,隨即產(chǎn)生水化硫鋁酸鈣結(jié)晶。大部分水化產(chǎn)物開始以凝膠狀出現(xiàn),隨著齡期的增長,逐步轉(zhuǎn)化成纖維狀晶體,數(shù)量不斷增加,相互交叉形成連鎖結(jié)構(gòu)。改善漿體和骨料的界面結(jié)構(gòu)。早期發(fā)揮了礦渣粉的火山灰效應(yīng),彌補由粉煤灰引起的混凝土早期強度損失,后期發(fā)揮粉煤灰的火山灰效應(yīng)所帶來的孔徑細化作用。
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