礦粉在商品混凝土中的應用

礦粉在商品混凝土中的應用1試驗用原材料1.1礦粉浙江兆山集團第二水泥有限公司粉磨站，S95級礦粉，主要性能指標為：28天活性指標：102％，流動度比：103％，密度2.95g/m3，比表面積430m2/g。1.2水泥浙江兆山建材集團有限公司生產，普通42.5級，水泥主要性能指標如下：水泥3天抗折強度6.2MPa，3天抗壓強度29.6MPa，28天抗折強度為8.2MPa，抗壓強度為49.8MPa，比表面積345m2/g，標準稠度25.3，燒失量3.25％，初凝時間125min，終凝時間221min。1.3粉煤灰上虞熱電股份有限公司生產的Ⅱ級灰，粉煤灰的主要性能指標如下：粉煤灰細度：15％，需水量比：98％，燒失量：3.4％。1.4砂富陽機制砂，主要性能指標如下：顆粒級配屬于Ⅱ區(qū)中砂，0.3mm顆粒達到30.6％，細度模數(shù)：2.65，含泥量2.5％，泥塊含量：0，超徑顆粒5.6％，壓碎值5.9％。1.5碎石本地5mm～31.5mm連續(xù)級配碎石，碎石的主要性能指標如下：級配為比較理想的連續(xù)級配，粒圓，壓碎值7.8％，針片狀含量為2.1％，含泥量0.1，泥塊含量0。1.6外加劑諸暨天馬混凝土外加劑廠高效泵送劑，主要性能指標如下：外加劑含固量達到35.1％，1.8％摻量87g水凈漿流動度為260mm～270mm，1.8％摻量砂漿減水率達到20.5％，密度為1.255g/cm3。2試驗方法配合比設計參照JGJ55標準，結合實際工程的使用情況與統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行；混凝土坍落度及和易性等性能觀察根據(jù)GB/T50080標準；混凝土抗壓強度檢測根據(jù)GB/T50081標準；混凝土耐久性檢測根據(jù)JGJ82標準。2.1混凝土配合比及性能試驗2.1.1混凝土配合比混凝土配合比、部分性能試驗及溫度對摻加礦粉的混凝土強度的影響試驗。2.1.2本試驗以水膠比設計值為0.50的C30級配為基準本試驗以水膠比設計值為0.50的C30級配為基準（表1），為保準試驗數(shù)據(jù)的有效性，準確性及可對比性，排除其他材料的變化造成該試驗數(shù)據(jù)的誤差，為此試驗時其他所有材料的材質基本保持一致，用量都固定不變，唯有礦粉分別按10％，20％，30％，40％，50％，60％的比例等量取代部分水泥；每個級配的試驗組數(shù)分別為30組，表中的每個數(shù)據(jù)是30組數(shù)據(jù)的平均值，養(yǎng)護條件為標樣（見表2）；因條件限制，為從實際使用為出發(fā)點，目的是為了驗證礦粉的活性成分在不同溫度下的激發(fā)程度，同時為驗證在相同溫度的情況下不同礦粉摻量對混凝土強度影響的情況。溫度對加礦粉的混凝土強度的影響沒有設計20℃以下的溫度，只設計了20℃以上的四個溫度值，分別是標養(yǎng)、25℃、30℃及35℃的試驗溫度，溫度控制及測量方法是通過加熱器結合溫度控制儀對水進行加熱來控制水溫，試塊在水中進行養(yǎng)護，礦粉摻比只設計了三個最佳摻量，分別是20％、30％及40％的礦粉摻量進行對比，為了保準數(shù)據(jù)的真實性及有效性，每個對比樣的試塊組數(shù)為15組，取平均值，（表3）從表中試驗數(shù)據(jù)情況進行分析：（1）從表2的數(shù)據(jù)分析從表2的數(shù)據(jù)分析，試塊在標養(yǎng)時礦粉等量取代部分水泥，隨著礦粉摻量的逐漸增加，7天的試塊強度幾乎是成線性下降，而且下降明顯；28天強度在摻量低于30％時差距基本不是太大，雖然有所降低，但降低幅度較小，基本都達到設計要求；隨著摻量繼續(xù)增加28天強度也隨之下降，而且下降明顯；60天的強度卻隨著礦粉摻量的增加略有上升，但礦粉摻量在40％以上的時候又有所下降，在50％是降幅比較明顯；隨著齡期的延長，分別在90天與120天的時候，隨著礦粉摻量的增加，后期強度增加明顯，摻量在30％時達到了峰值，隨后又出現(xiàn)下降，在摻量超過50％以上是無論是早期還是后期強度都下降比較明顯；再從混凝土的其他物理性能情況觀察，隨著礦粉的摻加比例不斷增加，混凝土的和易性與流動性都出現(xiàn)了明顯的改善，坍落度損失也隨之減小；但同時隨著礦粉摻加比例的不斷增加，泌水現(xiàn)象反而明顯增加，尤其是礦粉摻量在40％以上時泌水嚴重，混凝土抓地現(xiàn)象突出，黏性增加，施工性能變差。從強度數(shù)據(jù)分析，礦粉的最佳摻量在20％到40％之間為最優(yōu)，尤其是后期強度增長強勁，而不摻礦粉的標準樣后期強度，尤其是90天以后的強度增幅緩慢，兩者相差懸殊；從混凝土的工作性能分析，礦粉摻量在20％到30％時最佳，雖然30％時有所泌水，但可以通過適當調準其他材料，改善或避免泌水情況的發(fā)生，降低外加劑摻量或適當調準粉煤灰用量等方式。（2）從表3的數(shù)據(jù)分析從表3的數(shù)據(jù)分析，隨著溫度的提高，無論是不摻礦粉的基準試塊還是摻加礦粉的對比試塊，強度都出現(xiàn)了明顯增長，尤其是25℃到30℃的增長幅度最大，明顯高于其他溫度段，而礦粉摻量在30％與40％時的強度增長尤為明顯，從數(shù)據(jù)分析30℃時摻加的礦粉活性成分激發(fā)程度已經達到了最大，并不是說高于該溫度時礦粉的活性成分不活躍，而是在該溫度時大部分礦粉的活性成分已經被激發(fā)產生強度，為此強度增長也最快。（3）從表2、3的試驗數(shù)據(jù)說明在20℃以上時礦粉對混凝土強度的影響從表2及表3的試驗數(shù)據(jù)充分說明在20℃以上時礦粉對混凝土強度的影響，尤其是后期的影響較大，隨著環(huán)境溫度的提高30％的礦粉摻量為最佳摻量，30℃時礦粉有效活性成分激發(fā)程度最大的溫度值，為此在環(huán)境溫度高于20℃時，尤其是高溫季節(jié)礦粉比例可以適當增加，考慮不同的結構部位，不同的施工要求，不同的工期結合混凝土的施工性能，成本，最高摻量控制在30％，以25％到30％為最佳摻加比例。2.1.3確定礦粉在不同水膠比對強度的影響是否與以上數(shù)據(jù)一致為了進一步確定在不同的水膠比中礦粉的摻量對強度的影響是否如以上數(shù)據(jù)一致，分別設計了水膠比在0.55（C25），0.45（C35），0.4（C40）0.35（C45）四個級配，礦粉摻量分別按照為0，10％，20％及30％四個比例進行試驗，發(fā)現(xiàn)隨著礦粉摻量的遞增，7天、28天的試塊強度與水膠比在0.50時試塊強度有一致性情況，摻量在30％時為最高，但同時也發(fā)現(xiàn)隨著水膠比的降低，礦粉比例越大時，混凝土黏性也越大，摻量在30％時混凝土黏性達到最大，隨著水膠比的降低，膠凝材料的總量絕對值明顯增加，而且在礦粉的比表面積大于400m2/kg時，在達到一定比例的摻量時，礦粉的微集料效應就具有一定的減水性能和增加混凝土的流動性功能，但在高強度高標號混凝土（低水膠比）中，摻量比例過高反而增加了混凝土的粘聚性，導致混凝土的施工性能變差，易造成泵送和施工困難，反而在高水膠比時高摻礦粉混凝土的施工性能得到明顯的改善，在普通混凝土的應用中根據(jù)不同的結構部位高水膠比的礦粉摻量可以控制在40％為最高，早期強度雖有較大影響，但后期強度影響基本不大。2.1.4礦粉等量取代部分水泥配制混凝土礦粉在等量取代部分水泥預制混凝土時，要達到相同坍落度時，比基準混凝土的用水量要低一些，尤其是稠度較高的水泥會更加的明顯，而且等量取代的比例越大，用水量相對也越小。在實際的試配和應用過程中，為達到相同的坍落度要求時，一般可調整基準用水量比例或降低一定比例的外加劑用量。在水灰比相對較大的中低強度混凝土中，隨著礦粉摻量的不斷增加，可以適當調整基準用水量或適當降低減水劑摻量，混凝土達到相同的坍落度時，流動性可以明顯得以改善。2.1.5礦粉等量取代部分水泥后礦粉等量取代部分水泥后，在不同齡期時礦粉的活性成分對溫度都較為敏感，在相同溫度的條件下與基準樣相比較，28d尤其是60d及90d強度增減的幅度都要比基準樣強度的增減幅度要大，（90d齡期時基準混凝土強度基本不增長）從數(shù)據(jù)情況反映礦粉的活性成分隨溫度的提高而增強，礦粉對混凝土強度的貢獻值也隨著溫度的提高而增大，而且溫度在＞25℃時混凝土強度的增長幅度是隨著溫度的提高而增長明顯，（為此夏天高溫情況下礦粉可以適當多用），而在溫度較低的時候，混凝土強度的增長幅度不明顯，反而是隨著溫度降低而減小明顯（為此冬季施工時要適當降低礦粉比例），但在90天齡期的時候摻礦粉的混凝土試塊強度仍在增長且超過基準混凝土試塊強度，為此在環(huán)境溫度高于25度時，可以適當增加礦粉用量，以增加其后期強度。2.2抗?jié)B性能試驗為了驗證摻礦粉的混凝土抗?jié)B性能，試配時采用了水膠比為0.40，礦粉摻量分別為0和25％的配合比進行試配，各成型了一組混凝土抗?jié)B標準試塊，標養(yǎng)28天后分別對兩組試件進行抗?jié)B試驗，試驗水壓從0.1MPa開始逐級加壓到1.2MPa，并持壓8小時后停機，按照抗?jié)B等級為P10的高標準進行試驗，為了有一個直觀的對比性，此時兩組試件的頂面都沒有滲水現(xiàn)象，分別把兩組試件都劈開后再觀察每個試件的滲水情況，發(fā)現(xiàn)不摻礦粉的每個試件都有滲水現(xiàn)象，滲水高度基本在40mm-60mm之間，礦粉摻量在25％的試件有部分滲水，測量滲水高度基本在0-10mm之間。說明用摻加礦粉配制的混凝土密實性能較好，抗?jié)B能力強，在實際工程應用中適用于鋼筋混凝土的防水結構。3工程應用某高層住宅，9月底開始澆筑基礎（包括梁、承臺），當時環(huán)境溫度30度左右，設計強度等級C35，無抗?jié)B，結構平均厚度0.6m，因工程工期緊，施工進度要求快，施工單位要求提高其早期強度，7天回彈強度要求在75％以上，7天試塊強度倒到75％以上，為防止水化熱過高導致混凝土開裂，經過綜合分析混凝土摻用了25％的礦粉；地下室砼墻、梁板、柱設計強度等級均為C40，同時也要求提高其早強及減小水化熱，同時考慮到混凝土的粘聚性，施工性能及泵送性，混凝土的礦粉摻量為22％，配合比如表4?；炷辆哂辛己玫墓ぷ餍阅?，物理力學性能和耐久性能，在三方共同見證下試塊分別取樣成型12組，7天試壓了6組，C35的平均強度28.4MPa，達到設計強度的81％，7天齡期時經過三方同時回彈，C35平均回彈值34.9MPa，C40的試塊平均強度35.8MPa，達到設計強度的89.5％，C40平均回彈值為37.9MPa，28天齡期時的試塊平均強度C35為38.3MPa，達到設計強度的109％，三方共同回彈結果C35平均回彈值39.1MPa，C40平均試塊強度為45.6MPa，達到設計強度的114％，三方共同回彈結果為42.5MPa，滿足《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)》GB50204的標準要求。同時工程結構面表面感官也非常好，受到業(yè)主及工程承包方的好評。4礦粉在商品混凝土中應用時應注意的問題4.1注意礦粉摻量礦粉等量取代部分水泥時，隨著礦粉摻量的不斷增加，混凝土早期強度下降明顯，尤其在冬季低溫天氣時更明顯，而目前實際情況是搶工期搶進度是各工程出現(xiàn)的普遍現(xiàn)象，兩者是一對矛盾。另外，混凝土強度高水膠比較小時，隨著礦粉摻量的增加，混凝土的粘稠度也相應的增大甚至出現(xiàn)明顯的抓底結板情況；低強度混凝土水膠比較大時，礦粉摻量如果過大，反而易產生混凝土離析。因此在實際使用時，應根據(jù)工程實際情況，工程進度、強度要求、工程結構特點、施工情況，環(huán)境溫度等的不同，合理地確定礦粉摻加比例。4.2加強礦粉復檢工作目前市場上供應的礦粉生產工藝及流程主要是兩種，一種是大型立磨生產的，另一種是球磨機（部分為水泥球磨改造）生產的。相對來說，大型立磨生產工藝先進，產量高，礦粉的成品細度非常穩(wěn)定，而球磨工藝受工序影響，生產的礦粉細度不能長期穩(wěn)定，所以難以達到要求。建議商品混凝土企業(yè)在選擇礦粉時盡量選用立磨生產的成品礦粉。礦粉一般需復檢活性指數(shù)與流動度比，但這兩項指標與檢驗用的基準水泥有很大的關系，同一礦粉采用不同基準對比水泥時，檢驗出的結果也會有很大的差異；即使采用同一廠家的水泥作為基準水泥，由于批次不同，結果也有可能出現(xiàn)不同。所以商品混凝土企業(yè)應該用公司實際使用的水泥作基準水泥進行對比試驗，并且要多試驗多進行數(shù)理統(tǒng)計分析，特別是同時在使用兩家及以上水泥品牌時，必須把每家水泥都進行對比試驗再確定使用其中一家作為基準水泥來進行礦粉性能檢測，作為檢測依據(jù)。4.3注意調整混凝土的凝結時間摻有礦粉的混凝土，具有一定緩凝效果，凝結時間會比不摻礦粉的普通混凝土會有適當延長。因此，應注意調整混凝土的凝結時間，特別是秋冬季節(jié)環(huán)境溫度日平均不足10℃時，應及時調整混凝土配合比，降低礦粉摻量（甚至不摻）或改變外加劑的品種來調整凝結時間，以免出現(xiàn)超長凝結時間4.4注意混凝土的養(yǎng)護礦粉、粉煤恢復摻混凝土對養(yǎng)護條件要求更為苛刻，應加強與施工方溝通，確?；炷恋酿B(yǎng)護條件和養(yǎng)護時間。只有充分的養(yǎng)護才能發(fā)揮摻合料的作用。4.5注意礦粉摻量要適中在一般情況下夏天施工時可以適當增加礦粉摻量，一方面可以降低混凝土水化熱預防混凝土開裂，另一方面可以增強混凝土后期物理力學性能、耐久性同時可以適當降低混凝土生產成本，在冬季施工時根據(jù)實際情況應適當降低礦粉比例，以面影響混凝土早期強度，影響施工進度。5結論5.1礦粉取代部分水泥，能減少水化熱礦粉取代部分水泥，能適當減少混凝土的水化熱，從而延緩混凝土的凝結時間，改善