论原材料的波动对高性能混凝土性能的影响

发表时间:2020/6/3   来源:《中国建筑知识仓库》2020年1期   作者:何万宏
[导读] 摘要:通过多年从事公路工程的经验,查阅了有关高性能混凝土的书籍,现将原材料对混凝土性能的影响进行总结。现阶段本项目的混凝土大部分为高性能混凝土,不仅对混凝土的抗压强度要求有所提高,更对混凝土的耐久性提出了新的要求。所以生产使用的混凝土配合比非常重要,配合比中各种原材料的波动对混凝土性能的影响请看正文。
        1、原材料
        1.1集料
        1.1.1细集料
        砂对混凝土拌和物和易性的影响比粗集料要大,高性能混凝土砂的细度模数宜控制在2.6—3.0,细度模数小于2.5时,拌制出的混凝土拌和物粘度较大,施工中不易振捣,需增大水泥用量,增加了混凝土的成本。砂也不宜太粗,细度模数在3.0以上时,空隙率过大,填充性能减小,严格控制砂中杂质的含量。
        1.1.2粗集料
        粗集料的母岩强度、形状颗粒、表面特征、级配、有害物质和杂质的含量、吸水率对混凝土强度和耐久性有着重要的影响。配制高性能混凝土,对粗集料的强度要求是十分严格的,其强度可用压碎指标值来测定,岩石的抗压强度与配制的混凝土强度之比应大于两倍。粗集料中颗粒形状、表面特征,对高性能混凝土的粘结性能也有着很大影响,影响高性能混凝土强度及耐久性重要因素包括:集料强度、水泥浆与粗集料之间的粘结强度,而混凝土中最薄弱环节是水泥浆和粗集料界面的粘结。
        1.2水泥
        水泥是混凝土中的主要关键材料,水泥质量的好坏直接影响到混凝土的工作性能。由于国家在倡导淘汰落后产能,节能减排,关停了大量的小型粉磨站,许多中大型粉磨站被大型集团收购后内部推广对标管理,一味地强调降成本,忽略质量控制,造成质量波动大。由于水泥供不应求,造成水泥熟料采购产地不稳定,部分粉磨站采购的熟料出现C3A(铝酸三钙)含量过高。C3A含量过高,水化最快,如果没有合适的调凝组分,C3A很快水化生成片状的水化的铝酸四钙,这些产物相互搭接,致使新拌混凝土浆体很快丧失流动性。C3A含量高,造成水泥与外加剂的适应性不好,C3A水化最快,其水化产物具有比较大的比表面积,因此,对外加剂的吸附大,造成混凝土用水量增大,混凝土和易性差,质量控制难。由于水泥的热销,导致许多粉磨企业直接将矿粉掺入水泥熟料里,掺量比例过大,造成均化不匀,并且使水泥容易产生泌水,直接影响质量。为了降低水泥生产成本,粉磨企业将掺合料比例增加,煤矸石与粉煤灰掺量提高。如果参用了质量差含碳量过高的粉煤灰,由于碳对水和外加剂的吸附,导致混凝土坍落度低,也加大了坍落度的损失。由于天然石膏资源紧缺,价格上涨,许多粉磨企业改用脱硫石膏来代替天然石膏,而且掺入比例加大,造成性能改变,需水量增大。水泥的陈化时间。由于水泥的供应紧俏,许多粉磨站把刚磨好的水泥直接发往混凝土企业,从而影响到混凝土的工作性。陈化时间短的水泥,出厂温度高,容易导致混凝土需水量大,坍落度损失大。
        1.3矿物掺合料
        矿粉主要是等量替代水泥,粉煤灰只能起到部分替代水泥。都是起到降低成本,调整混凝土和易性的作用。掺入矿物掺合料的混凝土,各方面性能均很好,可以满足高耐久性指标的要求。但是高掺量粉煤灰或矿粉会降低混凝土前期强度的发展速率。
        1.3.1磨细矿渣粉
        矿渣又称粒化高炉矿渣,其主要组分为氧化钙、氧化硅和氧化铝,共占总量的95%以上。标准规定矿渣粉的比表面积在400m2/kg-500m2/kg,从而具有很好的早期强度和耐久性。混凝土中粗骨料的空隙是由细骨料来填充,而细骨料的空隙由水泥、粉煤灰来填充,由于矿粉比水泥和粉煤灰还细,它又可以填充水泥、粉煤灰的空隙,而且磨细矿粉中的活性二氧化硅、氧化铝与水泥中C3S、C2S水化产生的氢氧化钙反应,大大增加了密实度,大小粒子的堆积、填充减小了空隙尺寸,产生的微细结构与孔结构都比普通水泥石细很多,这样就大幅度减小离子扩散率,获得很好的抗侵蚀性和耐久性。
        1.3.2粉煤灰
        粉煤灰分为多个等级,选用Ⅰ级粉煤灰,利用Ⅰ级粉煤灰内含的玻璃微珠润滑作用,降低混凝土水灰比。掺活性粉煤灰可以节约10~15%的水泥,有明显的经济效益,还可以大幅度改善混凝土的和易性和可泵性,可以明显降低水化热,同时可以使混凝土更加致密、还可以增强混凝土的抗冻性和耐久性。

改善了泌水性和离析现象,对于粉煤灰本身存在的球形玻璃体效应,能够得到更好的减阻效果。由于粉煤灰的掺加有助于减少在混凝土的内部因为水化热而产生的升温,降低了混凝土因热膨胀出现裂缝的危险。
        1.4外加剂
        随着混凝土制造技术的不断发展,活性掺和料和外加剂已经逐渐成为了高性能混凝土中不可缺少的第五、六组份。减水剂是目前应用最广泛、而且用量最多的外加剂之一。减水剂是一种表面活性剂,可以使水泥颗粒相互分散,解体絮凝结构,释放出来包裹在里面的游离水,参与水化反应,从而减少了用水量,改善了混凝土的和易性。
        2、砂率及坍落度的控制
        2.1砂率对混凝土整体流动性的影响
        在水泥用量和水胶比确定的情况下,由于砂浆在粗骨料间起到润滑和辊珠作用,从而减小了粗骨料间的摩擦力。所以在一定范围内,随着砂率的增大,混凝土流动性也增大。但是,由于砂子的比表面积比粗骨料大,随着砂率增加,骨料的总表积增大,在水泥浆用量不变的条件下,骨料表面包裹的水泥浆量将减薄,润滑作用下降,使得混凝土整体流动性降低。所以砂率超出一定范围,流动性反而随砂率增加而有所下降。
        2.2砂率对粘聚性和保水性的影响
        当砂率减小,混凝土的保水性和粘聚性均下降,容易产生泌水、流浆和离析现象。随着砂率增大,粘聚性和保水性随之增加。但砂率不宜过大,使水泥浆不足以包裹骨料表面,则粘聚性反而会下降。合理砂率是指砂子在填满石子空隙后仍然一定的富余量,可以在石子之间形成一定厚度的砂浆层,从而减少石子间的摩擦力,使混凝土流动性达到预期值。
        2.3现场坍落度控制
        根据试验配合比配成混凝土拌合物,先测定混凝土坍落度,同时观察粘聚性和保水性。如不符合要求,按下列原则进行调整:
        2.3.1当坍落度小于设计要求时,可在保持水灰比不变的情况下,增加用水量和相应的水泥用量。
        2.3.2当坍落度大于设计要求时,可在保持砂率不变的情况下,增加砂、石用量,相当于减少水泥浆用量。
        2.3.3当粘聚性和保水性不良时,可适当增加砂用量,即增大砂率。
        2.3.4当拌合物显得砂浆量过多时,可单独加入适量石子,即降低砂率。
        3、结束语
        经过对原材料的控制,保证混凝土配合比在生产过程中满足施工要求、强度及耐久性的要求,才是我们试验室首当其冲的工作重点。
只有经过试验得出严谨的数据对原材料的波动进行控制,在浇筑前摸清楚进场材料的基本性能,才能确保混凝土配合比满足施工的要求。
        参考文献:
        [1]矿物微细粉对高性能混凝土性能的影响[J].石云兴,吴东,全冰,王铁成,张浩.施工技术.2001(05)
        [2]浅谈高性能混凝土原材料及其选用[J].李恒.四川水泥.2016(04)
        [3]高性能混凝土的质量控制[J].苗国林.陕西建筑.2008(03)
        [4]对高性能混凝土质量的分析[J].豆理杰,孔喃喃.门窗.2019(10)
        [5]试论高性能混凝土质量的控制[J].支登有.现代物业(中旬刊).2018(07)
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