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淺析骨料中的粉體對混凝土性能的影響

來源:李怡(天津市市政工程建設公司)
時間:2015-07-20
摘要:骨料中的粉體會對混凝土性能產生顯著的影響。本文從粉體對水泥凈漿的流動度,凝結時間,對混凝土的強度等方面分析了粉體對混凝土性能的影響。

  關鍵詞:混凝土骨料,粉體,性能,措施
  
  1引言
  
  混凝土材料是現代化建筑工程施工中結構材料里最為主要的材料之一。骨料的體積大概占到了混凝土體積的百分之七十。骨料的質量優劣對混凝土拌合物的各指標都具有非常重要的作用,它的技術指標對混凝土材料的和易性以及抗壓強度起著至關重要的作用。大部分人認為:骨料在混凝土材料中發揮的是填充結構的作用,但對于混凝土的其他各項指標性能能等均有不同程度的影響。但是對于骨料對混凝土拌合物的影響,人們往往只是定性的研究。由于目前普遍使用的混凝土抗壓強度等級在20-50Mpa,天然砂石骨料均有非常好的抗壓強度,普遍能達到混凝土的強度設計需求,所以粉體材料對混凝土拌合物性能的作用情況沒有被人們深入研究。骨料中的常伴有的粉體主要有泥粉和石粉,對于骨料的品質起著至關重要的作用。泥粉主要來自天然河沙,石粉主要來自機制砂。泥粉和石粉的性質,即有相同也有不同。本文僅對泥粉和石粉對混凝土性能的影響做總結分析,希望為今后應用提供參考。
  
  2粉體對水泥凈漿工作性能的影響原因分析
  
  2.1粉體對水泥凈漿流動度的影響分析
  
  現在混凝土中往往要摻入減水劑,不同種類的減水劑對泥粉和石粉的敏感程度是不一樣的。木鈉減水劑對泥粉的敏感性較低,奈系減水劑較木鈉減水劑敏感,聚縮酸系減水劑較前兩者最容易受泥粉的影響。對于這3類減水劑,當泥粉含量大于4%時,減水劑作用不明顯。一方面原因是,泥粉顆粒具有吸附性,泥粉顆粒吸附了部分減水劑,使有效減水劑變少,有效的減水成分降低,流動性變差。另一方面,微小的泥粉顆粒大大地增加了表面積,也增加了需水量,水泥粘度增大,水泥的和易性下降,流動度隨著泥粉含量的增加而下降[1]。
 
  石粉對于水泥凈漿初始流動度的影響較大,木鈉減水劑組和聚縮酸系減水劑組是初始流動度是先減小,而后漸漸恢復。這主要是因為,石粉顆粒會吸附減水劑,使有效分布在水泥顆粒表面的減水劑分子減少,分散性下降,流動度降低,這和泥粉的作用機理類似。另一方面,石粉本身表面附著物較少,較為光滑,吸水性較水泥顆粒稍差,并且,由于石粉起到填充密實、滾珠潤滑作用[2],所以一定范圍內流動性會增大,所以水泥凈裝的流動度受這些因素共同作用。
  
  2.2粉體對水泥凈漿凝結時間的影響分析
  
  一般情況下,水泥凈漿的凝結時間隨著泥粉或石粉含量的增加而減少。對初凝時間的影響顯著于對終凝時間的影響。這主要是因為泥粉或石粉的吸附性,石粉或泥粉顆粒吸附了部分減水劑,使有效吸附在水泥熟料上的減水劑分子變少,誘導期提前結束,緩凝效果下降。隨著石粉含量越來越大,減水劑的緩凝效果越來越不明顯。
  
  3粉體對混凝土力學性能的影響分析
  
  泥粉對混凝土強度的影響是多方面的,泥粉本身是松散的顆粒集合體,強度低。泥粉含量高時,在C-S-H凝膠體中形成軟弱的空域,使凝膠體密實性降低,妨礙水泥的水化,相當于水泥凈漿中的軟弱顆粒增加,降低試塊的強度。但是,由于泥粉顆粒的惰性填充作用,也會增加試塊的強度。這是因為在水泥強度發展過程中,水泥水化形成C-S-H凝膠體,水泥漿體逐漸變稠、硬化,漿體會發生各種收縮,如水泥漿體在水化過程中水泥-水體系的總體積發生縮小引起的化學減縮,由于溫度和濕度的變化引起水泥石中水分變化的失水收縮,以及由于干燥和碳化作用引起的收縮等形成微小的空洞或者微裂縫,當收縮變形增大時,微裂縫逐漸延伸和擴展,連通成宏觀裂縫,硬化漿體的損傷不斷積累,水泥試塊整體遭到破壞。但由于加入了少量的泥粉顆粒,這些顆粒填補了漿體初期由于收縮形成的孔洞及微裂縫。使得水泥試塊的強度增大,尤其是早期強度[1]。
  
  盡管泥粉對強度有有利的一面,但在實際應用中,天然河沙的含泥量普遍偏高,泥粉對外加劑的吸附作用,使有效外加劑減少,容易造成混凝土用水量大于配合比設計的用水量,降低混凝土的強度和耐久性,給工程帶來質量隱患。因此在實際工程中,還是要嚴格控制天然砂的含泥量。
  
  石粉對混凝土強度的影響不同于泥粉,這主要是由于兩者性能差別造成的。石粉成分與母巖一致,顆粒硬度高,需水量少,對膠凝體系具有良好的填充密實作用,石粉能填充試塊中的孔隙,改善膠體界面結構,增加膠體密實度[3,4]。在凝結階段,細微的石粉可起到晶核的作用,誘導水泥的水化產物析晶,促進水泥的早期強度的發展,使硬化后的水泥顆粒界面區的密實性得到改善;此外,石粉微粒在水泥水化的早期對Ca(0H)2和C-S-H的形成起晶核作用,加速了熟料礦物特別是C3S礦物的水化。水泥中的C3S開始水化時,會釋放出大量Ca2+,并且Ca2+遷移能力比Si042-離子團高得多,根據吸附理論,當Ca2+擴散到CaCO3顆粒表面附近時,首先發生CaCO3顆粒表面對Ca2+的物化吸附,由于這種吸附導致在水化中C3S顆粒周圍的Ca2+濃度降低,從而加速了C3S水化。石粉還能與水泥中C3A和C4AF反應,生成水化碳鋁酸鈣,水化碳鋁酸鹽可與其他水化產物相互搭接,使水泥試塊結構更密實,從而提高了強度[5,6]。
  
  但是,當石粉含量超過極限值時,會降低試塊的強度。因為石粉含量過高,漿體需水量增加,同時對外加劑的吸附也增加,使用水量增加,同時過量的石粉破壞了水泥漿的密實堆積結構。
  
  4結論
  
  綜上所述,泥粉和石粉對混凝土性能的相應是多方面的,人們在應用過程中應揚長避短,發揮其有利的一面。但實際工程應用畢竟不同于試驗室,施工環境復雜,管理難度大,因此,在實際應用中,應嚴格控制含量,不能超過使用范圍,否則將給工程帶來質量隱患?,F在混凝土材料成分復雜,影響因素眾多,關于泥粉和石粉對混凝土性能的影響,現在還缺乏全面系統的研究,因此人們對骨料中的粉體對混凝土性能的影響機理的認識還有待于更一步研究。
  
  參考文獻
  
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編輯:Danna Z

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