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复合矿物掺合料对高性能混凝土工作性的研究及应用
admin在2020-11-12发布 频道:行业资讯 标签:
     
前言
  我国经济发展经历了近30年的高速增长,城市房地产及基础设施建设也得到迅猛发展,随着国家的调控和供给侧改革,建材混凝土行业开始步入需求缓速增长稳定的新常态,常规低端的混凝土需求萎缩,竞争非常激烈,利润大幅降低,针对激烈的市场竞争和高性能混凝土的需求,2014年针对市场需求我公司与北京建筑大学、北京科技大学,合作做了大量的试验研发,生产出了高性能混凝土专用高效复合矿物掺和料、并通过了自治区科技厅的科技成果鉴定,我公司以创新提升产品档次,提高产品质量,并建立了企业标准,通过了自治区质量技术监督局企业产品标准备案,为企业再发展再腾飞打下基础。

1 复合矿物掺合料对混凝土强度及工作性的影响
  高性能混凝土复合矿物掺合料就其本质而言,可以认为是废弃的胶凝材料,将其磨细后作为掺合料用于混凝土中从技术上来说是可行的。通过对其主要成分(见表1)来看,复合矿物掺合料的化学成分具备一定的活性。复合矿物掺合料磨细后需水量正常,能够大大改善混凝土的和易性,减少水泥用量降低水泥成本,降低混凝土中水化热,具有显著的技术经济效益和环保效益。
表1  复合矿物掺合料的主要成分
样品名称 SiO₂ Al₂O₃ Fe2O3 CaO MgO SO3
复合矿物掺合料 54.21 3.99 3.06 33.40 1.66 2.23
  复合矿物掺合料是生产过程中产生的一种废料, 所以复合矿物掺合料磨细的程度直接影响着混凝土的强度和耐久性。为了达到试验要求,先将大块的复合矿物掺合料进行预破碎,然后每次将5kg的复合矿物掺合料再放入试验磨中进行45分钟的磨细,达到矿粉细度的要求,经过试验得出:其比表面积为450m2/kg,与矿粉的比表面积415m2/kg基本相同。
  根据宁夏盛远新型建材有限责任公司现有的材料和本着节约成本的目的,尽量在保证高性能混凝土质量的强度下节约资源,采用了下面的各个配比作为研究基础,实验结果显示按以下的配比完全可以达到预拌高性能混凝土强度的要求,通过实验可以看出随着复合矿物掺合料掺量的增加及水胶比的有效控制,强度慢慢升高。从掺入复合矿物掺合料的各组试验中发现复合矿物掺合料的掺量在40%以内时强度变化不大,而且在例如C30强度等级的混凝土在复合矿物掺合料掺量比例32%时R7强度达到了95%强度比值,其强度要比未掺复合矿物掺合料组强度高。通过强度的比较可以得出复合矿物掺合料的掺量在不大于40%时,其配比是最合理的,再继续掺入复合矿物掺合料将使强度下降,在前面的叙述中也说到随着复合矿物掺合料掺量的增加拌合物的和易性也提高,所以将复合矿物掺合料的掺量停在40%以内。
  在前面的论述中提到复合矿物掺合料是一种工业废料,所以在复合矿物掺合料、矿粉料中活性成分较多,矿粉越少复合矿物掺合料越多,活性成分越少,强度越低。
  掺入粉煤灰改善了和易性但却降低了强度。粉煤灰的活性成分为SiO₂和Al₂O₃,在混凝土中与水泥的水化产物Ca(OH)₂反应,生成硅酸钙和水化铝酸钙,成为胶凝材料的一部分,但是粉煤灰在等量取代矿粉时其产生的硅酸钙的量比硅粉少,强度的提高效果不如矿粉;粉煤灰掺入到原材料中,主要的作用是改善混凝土的孔结构,提高混凝土的密实度,而矿粉不但可以改善拌合物的黏聚性和保水性,但其最重要的作用就是用来取代水泥提高混凝土的强度。

2 C30—C60高性能混凝土的配合比及工作性
表2 选择盛远公司SY-001聚羧酸泵送剂混凝土配合比及工作性描述
序号 1 2 3 4 5 6 7
强度等级 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60
150 150 150 145 145 145 145
水泥 180 200 230 290 320 350 380
复合矿物掺合料 130 130 130 140 150 150 150
粉煤灰 60 60 60 50 50 50 50
粗砂 607 600 560 518 490 479 447
中砂 261 260 260 222 215 210 200
碎石 1010 1020 1040 1040 1040 1040 1050
泵送剂 11.5 11 12 14 15 16 18
容重 2397 2421 2422 2419 2430 2440 2440
砂率(%) 45 46 43 42 39 39 38
水胶比 0.41 0.39 0.36 0.30 0.28 0.26 0.25
坍落度值(mm) 200±20 200±20 200±20 200±20 200±20 200±20 200±20
砼工作性描述 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好 流动性好,引气性好,粘聚性好

表3 C30-C60混凝土试块抗压强度表 :
序号 强度等级 抗压强度(MPa)
R7 R14 R28
1 C30 32.5 39.2 46.6
2 C35 34.8 42.1 49.5
3 C40 36.5 46.5 55.7
4 C45 40.7 52.3 64.3
5 C50 45.1 58.6 72.1
6 C55 54.6 64.8 78.5
7 C60 59.1 68.9 82.5
  从表3可以看出,复合矿物掺合料的不同比例在不同混凝土强度等级时,混凝土的和易性良好,抗压强度较高。
  总的来说,使用矿物掺合料替代胶凝材料不大于40%时,保持较低的水胶比,所有试块在龄期为28d时均达到目标抗压强度等级。

3 试验研究
3.1复合矿物掺合料占胶凝材料比例0、20%、30%、40%对C30混凝土性能的影响
  复合矿物掺合料占胶凝材料的0、20%、30%、40%不同比例时C30混凝土配合比(表4)。
  其中混凝土的配合比原材料的选择:盛远公司复合矿物掺合料、三力公司Ⅱ级粉煤灰、盛远水泥(强度等级P.O.42.5)、盛远公司混凝土泵送剂、饮用水、盛弘公司碎石、粗砂、中砂。
表4 不同比例复合掺合料C30混凝土配合比(kg/m3
序号 复合矿物掺合料比例% 水泥 复合矿物掺合料 粉煤灰 粗砂 中砂 碎石 泵送剂 容重
1 0 165 300 0 60 623 266 1000 12.9 2420
2 20 155 228 72 60 623 266 1000 10.7 2420
3 30 155 190 110 60 623 265 1000 9.5 2420
4 40 155 155 145 60 623 264 1000 8.8 2420
5  复合矿物掺合料不同比例的C30混凝土的和易性
试验编号 比例(%) 坍落度(mm) 工作性
是否泌水 粘聚性、保水性
3-01 0 174 一般
3-02 20 180
3-03 30 200
3-04 40 205
  根据表5中坍落度数值看出复合矿物掺合料掺量对混凝土流动度的影响。
复合矿物掺合料不同比例时的C30混凝土强度
试验编号 比例(%) 7d强度(MPa) 28d强度(MPa)
3-01 0 32.0 39.5
3-02 20 31.1 42.3
3-03 30 32.5 46.6
3-04 40 29.0 40.5  
               
  复合矿物掺合料占胶凝材料0、20%、30%、40%时C30混凝土的抗压强度从表6可以看出,随着复合矿物掺合料的比例变化,抗压强度也成规律性变化。复合矿物掺合料占胶凝材料30%时C30混凝土R28抗压强度最大达到46.6MPa。所有试块在龄期为28d时均达到目标抗压强度等级。
3.2、复合矿物掺合料占胶凝材料20%、30%、40%时对C50混凝土性能的影响
  复合矿物掺合料占胶凝材料的0、20%、30%、40%不同比例时C50混凝土配合比(见表7)。
  其中混凝土的配合比原材料的选择:盛远公司复合矿物掺合料、三力公司Ⅱ级粉煤灰、盛远水泥(强度等级P.O.42.5)、盛远公司混凝土泵送剂(聚羧酸泵送剂)、饮用水、盛弘公司碎石、粗砂、中砂。
不同比例复合掺合料C50混凝土配合比(kg/m3
序号 复合矿物掺合料比例% 水泥 复合矿物掺合料 粉煤灰 粗砂 中砂 碎石 泵送剂 容重
1 0 160 470 0 50 490 215 1040 19.7 2425
2 20 145 365 105 50 490 215 1040 16.8 2425
3 30 145 320 150 50 490 215 1040 15.0 2425
4 40 145 262 208 50   490 215 1040 14.2 2425
  表8 复合矿物掺合料不同比例的C50高性能混凝土的和易性
试验编号 比例(%) 坍落度(mm) 工作性
是否泌水 粘聚性、保水性
5-01 0 185
5-02 20 210
5-03 30 220
5-04 40 200
 表9 复合矿物掺合料不同比例时C50高性能混凝土抗压强度
试验编号 比例(%) 7d强度(MPa) 28d强度(MPa)
5-01 0 40.3 58.6
5-02 20 42.9 66.4
5-03 30 45.1 72.1
5-04 40 40.5 67.9
  表9可以看出,使用比例不同复合矿物掺合料替代胶凝材料所拌制出来的C50高性能混凝土抗压强度变化不大,其中复合矿物掺合料占30%时C50混凝土7d、28d抗压强度最高,所有配比在龄期为28d时均达到目标抗压强度等级。

4 混凝土生产及施工控制
  (1)、生产前必须组织生产、材料、试验、技术人员对计量系统进行校准,确保各计量秤体的准确性,并安排专职人员全程跟踪监控,保证生产中各物料计量准确无误。
  (2)、为提高高性能混凝土的匀质性,每盘搅拌时间延长60秒,确保混凝土的质量。
  (3)、为保证高性能混凝土的工作性能,每车混凝土从搅拌到施工浇筑时间控制在1.5小时以内,并安排技术人员随车到现场开展技术跟踪服务,及时掌握混凝土现场施工性能,及时反馈混凝土状态信息,以便及时调整,确保混凝土顺利浇筑施工。
  (4)、对施工单位、项目部做好技术交底工作,施工方在进行浇筑及施工和养护时,严格按照规范进行。

5 结论
  (1)复合矿物掺合料对混凝土工作性无影响,随着复合矿物掺合料掺量的增加混凝土工作性性能明显提高。
  (2)复合矿物掺合料掺量在40%以内对混凝土强度影响不大,可以满足高性能混凝土质量要求。通过对各项性能的综合考虑复合矿物掺合料掺量在40%以下时,混凝土的工作性、抗压强度有一定的优势。
  (3)使用我公司的高性能混凝土专用复合矿物掺合料,通过合理的选材和配合比设计,生产中进行严格的各项工艺质量管理,可生产出工作性能良好的高性能混凝土,现场泵送、施工性能良好,满足了不同工程的需求。
作者:宋文      
信息来源:混凝土第一视频网
 

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