摻合料對(duì)混凝土的影響

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1、礦物摻合料對(duì)高性能混凝土影響初探摘要：優(yōu)良的礦物摻合料是制備高強(qiáng)高性能混凝土的有效途徑。目前常用的礦物摻合料有：硅粉、粉煤灰、礦渣、沸石、頁(yè)巖灰等。摻合料對(duì)混凝土的力學(xué)性能，耐久性能，耐疲勞性能，早齡期收縮特性，抗氯離子滲透的能力等方面都有影響，不同摻合料對(duì)高性能混凝土影響不同。關(guān)鍵詞：礦物摻合料；高性能混凝土；影響0概述高性能混凝土技術(shù)（HPC）是當(dāng)前建筑材料界的一個(gè)研究熱點(diǎn),提出它的目的是讓人們?cè)诂F(xiàn)有的配制水平基礎(chǔ)上,通過(guò)利用優(yōu)質(zhì)水泥、優(yōu)質(zhì)摻合料以及外加劑等組分的匹配,改進(jìn)工藝,使混凝土具備宜于澆筑、搗實(shí)而不離析的施工性能；能長(zhǎng)期保

2、持良好的力學(xué)性能；水化溫峰小,體積穩(wěn)定性好，以及在嚴(yán)酷的工作環(huán)境下使用壽命長(zhǎng)久的耐用性能。近年來(lái),隨著社會(huì)和建筑業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的需求日益增加。目前,世界各地紛紛展開(kāi)了高強(qiáng)高性能混凝土的研究與開(kāi)發(fā)工作。通過(guò)研究,人們逐漸達(dá)到了一種共識(shí)，應(yīng)用優(yōu)良的礦物摻合料（配以高效減水劑）是制備高強(qiáng)高性能混凝土的有效途徑。高性能混凝土摻合料已是高性能混凝土的重要組成部分,將其直接摻入混凝土中,該技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并廣為工程界所接受。因此,本研究項(xiàng)目正是適應(yīng)形勢(shì)的需要，既是混凝土科學(xué)發(fā)展的需要,更是走向可持續(xù)發(fā)展之路,利國(guó)利民的需要。1摻

3、合料種類常用的礦物摻合料有：硅粉、粉煤灰、礦渣、沸石、頁(yè)巖灰等。除硅粉和少數(shù)粉煤灰外,用于高強(qiáng)高性能混凝土的其它礦物摻合料通常需要再加工處理,以使其具有要求的性能。1.1粉煤灰用作高強(qiáng)混凝土的摻合料的粉煤灰一般選用I級(jí)灰。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)較低的混凝土，通過(guò)試驗(yàn)也可選用II級(jí)灰。粉煤灰應(yīng)盡可能選用需水量小且燒失量低的粉煤灰。1.2磨細(xì)礦渣用作高強(qiáng)高性能混凝土的磨細(xì)礦渣應(yīng)符合下列質(zhì)量要求：比表面積宜大于4000cm2/g。需水量比宜不大于105%。燒失量宜不大于5%。1.3磨細(xì)天然沸石粉用作摻合料的天然沸石巖，應(yīng)選用斜發(fā)沸石或絲光沸石，不宜選用

4、方沸石、十字沸石以及菱沸石。磨細(xì)天然沸石粉應(yīng)符合下列質(zhì)量要求：銨離子凈交換量不小于110meq/100g（斜發(fā)沸石）或120meq/100g（絲光沸石）。細(xì)度0.08mm方孔篩余不大于10%?？箟簭?qiáng)度比不大于90%。1.4硅粉用作摻合料的硅粉應(yīng)符合下列質(zhì)量要求：二氧化硅含量不小于85%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。比表面積（BET-N2吸收法）不小于180000cm2/g。密度約為2200Kg/m3。平均粒徑0.1~0.2um。2礦物摻合料對(duì)高性能混凝土的影響：2.1混凝土力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果分析[1]試驗(yàn)表明：對(duì)單摻礦物摻合料的高性能混凝土而言，在水膠比

5、和坍落度相同的情況下，單摻硅灰的混凝土的強(qiáng)度最高，其次是摻粉煤灰混凝土，而摻礦粉的混凝土強(qiáng)度最低。不摻與單摻礦物摻合料的混凝土的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)圖1和2。摻硅灰混凝土的強(qiáng)度較高，特別是早期強(qiáng)度。隨著硅灰摻量的增加，混凝土強(qiáng)度隨著增加，但在28d齡期以后，其強(qiáng)度增長(zhǎng)很少。摻硅灰之所以能大幅度提高混凝土的強(qiáng)度，是由其特性決定的。硅灰的比表面積大，其平均粒徑僅為0.1～0.2μm，要比水泥小2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且硅灰具有高度的無(wú)定形性質(zhì)以及高的SiO2[2]。小的球狀硅灰填充于水泥顆粒之間，使膠凝材料具有良好的級(jí)配，加水拌和后填充于水泥漿體的孔隙之間，從

6、微觀尺度上增加了水泥石的密實(shí)度，強(qiáng)化了水泥基材，提高了強(qiáng)度。其次，硅灰的摻入會(huì)產(chǎn)生火山灰反應(yīng)，這種反應(yīng)能將對(duì)強(qiáng)度不利的Ca(OH)2反轉(zhuǎn)化為C-S-H凝膠，并填充在水泥水化產(chǎn)物之間，有力地促進(jìn)強(qiáng)度的增長(zhǎng)，硅灰與Ca(OH)2反應(yīng)，使Ca(OH)2不斷地被消耗會(huì)加快水泥的水化速率，提高早期強(qiáng)度[3]。圖1不摻與單摻礦物摻合料的混凝土的抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖2雙摻礦物摻合料的混凝土的強(qiáng)度對(duì)比由試驗(yàn)可以得出，單摻3%的硅灰混凝土強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度低。原因是由于硅灰的比表面積高達(dá)22000m2/kg，因此單方用水量比基準(zhǔn)混凝土用水量高，由于硅灰的摻量

7、較低，其對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)作用不明顯。粉煤灰由于其本身的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和顆粒形狀等特征，其水化分兩步進(jìn)行，因此早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度發(fā)展較快。從圖1和圖2也可以看出，粉煤灰混凝土28d齡期的混凝土強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度低，但到了90d齡期則已經(jīng)趕上基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度，即28d齡期以后粉煤灰混凝土強(qiáng)度仍有較大增長(zhǎng)。這是因?yàn)樵谒嗟乃瘜?duì)混凝土的強(qiáng)度貢獻(xiàn)下降后，持續(xù)的粉煤灰火山灰活性反應(yīng)對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)仍起著重要的作用，進(jìn)而保證粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度繼續(xù)增長(zhǎng)。從圖1的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在礦粉的摻量為70%的情況下，單摻礦粉的混凝土強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度低。這主

8、要是由于礦粉的水化比純水泥要慢（需要水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2來(lái)激發(fā)），在高水膠比（高于0.30）的情況下，絕大部分水泥混凝土的早期強(qiáng)度比摻礦粉的混凝土的早期強(qiáng)度高。對(duì)于雙摻礦物摻合料的混凝土而言，粉煤灰