不同掺量的矿渣粉对混凝土和易性及强度的影响.docx
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1、不同掺量的矿渣粉对混凝土和易性及强度的影响1前言矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称,是炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物,经水淬成粒后所得的工业固体废渣。在当前商品混凝土行业中,矿渣粉和粉煤灰作为用量最大的两大矿物掺合料,被广泛应用在各等级和各工程的主体结构混凝土中。粒化高炉矿渣主要成分为玻璃体和硅酸二钙,其组成与水泥接近。同时,矿渣粉具备需水量比水泥低,密度比水泥小,滚珠效应和火山灰效应优良等特点。用于混凝土中不仅可以有效减少工业废渣,而且可以有效改善混凝土工作性能,适当比例的掺入还可以起到提高混凝土早期强度的效果。由于矿渣粉是由矿渣废料经粉磨生产出来的,随着比表面积增加,
2、粉磨难度和能源消耗上升明显。故而找到矿渣粉细度对混凝土和易性及强度的影响不仅有利于对矿渣粉合理的利用,更加有助于节约成本,降低生产能耗。2试验原材料2.1水泥本次试验所选用的水泥为市面上使用量较大、性能相对稳定、价格相对低廉且供应比较充裕的P.42.5R级水泥,水泥比表面积为350m2/kg、密度为3.12g/cm3;初凝时间实测134min、终凝时间实测为169min;标准稠度用水量为26.4%;3d抗压强度为31.4MPa、抗折强度为6.7MPa;28d抗压强度为53.3MPa、抗折强度为9.0MPa;三氧化硫含量为2.58%、氧化镁含量为1.36%。水泥各项指标均符合规范要求。2.2粉煤
3、灰本次试验所选用的粉煤灰为二级粉煤灰。细度(0.045mm筛余)为18.5%、需水量比为104%;烧失量为3.24%,三氧化硫含量为0.91%、游离氧化钙含量为0.30%;7d活性为64%、28d活性为76%。各项指标均符合规范要求。2.3矿渣粉本次试验所对比的矿渣粉原始样品为某牌粒化高炉矿渣粉,密度2.90g/cm3、比表面积为412m2/kg,活性指数7d为81%、28d为103%,三氧化硫含量为0.16%、氯离子含量为0.0015%。各项指标均符合标准要求,为对比不同细度矿渣粉对混凝土影响,本次试验对样品矿渣粉进行二次粉磨,分别得到468m2/kg、511m2/kg、551m2/kg和6
4、05m2/kg,5个细度等级的样品。并分别对5个样品重新归类检测,出细度以外,其他各项化学指标和物理指标基本未出现较大变化。2.4砂本次试验所用砂,细度模数为2.7、级配区间为区;表观密度为2620kg/m3、堆积密度为1540kg/m3;含泥量为0.5%,氯离子含量为0.003%,坚固性为5%。各项指标均符合规范要求。2.5碎石本次试验所选用碎石为花岗岩碎石。岩石抗压强度为114MPa、压碎指标为8.0%;表观密度为2680kg/m3、堆积密度为1420kg/m3;含泥量为0.2%,针片状含量为4%。各项指标均符合规范要求。2.6外加剂本次试验所用外加剂为缓凝型聚羧酸高性能减水剂。含固量为2
5、3.22%、密度为1.076;减水率为28%,pH值为4.7,氯离子含量为0.02%。各项指标均符合规范要求。3研究思路和方案3.1研究思路矿渣粉作为部分取代水泥的矿物掺合料掺入到混凝土中,由于其自身性能,对混凝土和易性,力学性能及耐久性能会产生不同影响。矿渣粉密度较水泥低,单位重量矿渣粉的分量较水泥多,加上矿渣粉的良好的减水效应,适量掺入能有效改善混凝土的流动性和粘聚性。与此同时,矿渣粉自身电荷作用,能有效改善水泥中亲水基与水接触环境,降低混凝土水化热,保证混凝土的后期强度增长。但随着混凝土中矿渣粉用量的增大,混凝土的保水性和粘聚性会逐渐下滑,混凝土易出现沉降和泌水离析现象,同时,由于矿渣粉
6、毕竟不能全部取代水泥,水化效果也不及水泥明显,所以,掺量的增高对混凝土的后期强度增长也会产生不利的影响,故而,找到一个合适的矿渣粉掺入量,使矿渣粉在混凝土中积极作用最大化,是十分必要的。同时,上文提到,矿渣粉的比表面积增大在一定程度上对混凝土的和易性和强度有一定积极影响。但随着矿渣粉比表面积的增大,集料粉磨难度增大明显,加工成本直线上涨,而用到混凝土中效果增长不及成本,终会导致得不偿失的结果。因此,找到一个合适的比表面积,使矿渣粉的各项性能表现最大化,同时又不至于因加工能耗过大而造成资源浪费。故而,需要进行各项比表面积对混凝土性能对比。3.2研究方法针对矿渣粉自身各项性能及混凝土不用标号特点,
7、本次试验决定针对不同比表面积及对不同掺量矿渣粉与不同标号混凝土进行综合对比,以确定:以不同比表面积矿渣粉根据固定比例掺入混凝土中,试验对比其和易性及强度增长的影响;以相同比表面积矿渣粉,试验对比不同掺入比例下矿渣粉对混凝土和易性及强度的增长的影响;实验对比高低标混凝土中最佳矿粉掺量是否一致,其中存在什么关系。4实验主要内容4.1混凝土配合比设计方案本次试验分别选择C30和C60两个标号混凝土配合比作为研究对象。主要考虑因素是目前商品混凝土行业中,使用量较大的主体结构配方为C30,而C60作为高标,在主体承重结构中应用也是最多的。故而C30和C60两个标号最具有代表性。C30选用水灰比为0.47
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