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砂石骨料中的粉塵對(duì)混凝土拌合的影響
發(fā)布時(shí)間:2015-09-04
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混凝土材料是現(xiàn)代化建筑工程施工中結(jié)構(gòu)材料里*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(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)混凝土拌合的各指標(biāo)都具有非常重要的作用,它的技術(shù)指標(biāo)對(duì)混凝土材料的和易性以及抗壓強(qiáng)度起著至關(guān)重要的作用。大部分人認(rèn)為:骨料在混凝土材料中發(fā)揮的是填充結(jié)構(gòu)的作用,但對(duì)于混凝土的其他各項(xiàng)指標(biāo)性能能等均有不同程度的影響。但是對(duì)于骨料對(duì)混凝土拌合的影響,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(qiáng)度等級(jí)在20-50Mpa,天然砂石骨料均有非常好的抗壓強(qiáng)度,普遍能達(dá)到混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)需求,所以粉體材料對(duì)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(duì)于骨料的品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。泥粉主要來自天然河沙,石粉主要來自機(jī)制砂。泥粉和石粉的性質(zhì),即有相同也有不同。
2.1粉體對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響分析
現(xiàn)在混凝土中往往要摻入減水劑,不同種類的減水劑對(duì)泥粉和石粉的敏感程度是不一樣的。木鈉減水劑對(duì)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*容易受泥粉的影響。對(duì)于這3類減水劑,當(dāng)泥粉含量大于4%時(shí),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(dòng)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(dòng)度隨著泥粉含量的增加而下降[1]。
石粉對(duì)于水泥凈漿初始流動(dòng)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(dòng)度是先減小,而后漸漸恢復(fù)。這主要是因?yàn)椋垲w粒會(huì)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(dòng)度降低,這和泥粉的作用機(jī)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(shí)、滾珠潤(rùn)滑作用[2],所以一定范圍內(nèi)流動(dòng)性會(huì)增大,所以水泥凈裝的流動(dòng)度受這些因素共同作用。
2.2粉體對(duì)水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間的影響分析
一般情況下,水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間隨著泥粉或石粉含量的增加而減少。對(duì)初凝時(shí)間的影響顯著于對(duì)終凝時(shí)間的影響。這主要是因?yàn)槟喾刍蚴鄣奈叫?,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(dǎo)期提前結(jié)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(duì)混凝土力學(xué)性能的影響分析
泥粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響是多方面的,泥粉本身是松散的顆粒集合體,強(qiáng)度低。泥粉含量高時(shí),在C-S-H凝膠體中形成軟弱的空域,使凝膠體密實(shí)性降低,妨礙水泥的水化,相當(dāng)于水泥凈漿中的軟弱顆粒增加,降低試塊的強(qiáng)度。但是,由于泥粉顆粒的惰性填充作用,也會(huì)增加試塊的強(qiáng)度。這是因?yàn)樵谒鄰?qiáng)度發(fā)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(huì)發(fā)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(fā)生縮小引起的化學(xué)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(dāng)收縮變形增大時(shí),微裂縫逐漸延伸和擴(kuò)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(bǔ)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(qiáng)度增大,尤其是早期強(qiáng)度[1]。
盡管泥粉對(duì)強(qiáng)度有有利的一面,但在實(shí)際應(yīng)用中,天然河沙的含泥量普遍偏高,泥粉對(duì)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(shè)計(jì)的用水量,降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性,給工程帶來質(zhì)量隱患。因此在實(shí)際工程中,還是要嚴(yán)格控制天然砂的含泥量。
石粉對(duì)混凝土拌合強(qiáng)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(duì)膠凝體系具有良好的填充密實(shí)作用,石粉能填充試塊中的孔隙,改善膠體界面結(jié)構(gòu),增加膠體密實(shí)度[3,4]。在凝結(jié)階段,細(xì)微的石粉可起到晶核的作用,誘導(dǎo)水泥的水化產(chǎn)物析晶,促進(jìn)水泥的早期強(qiáng)度的發(fā)展,使硬化后的水泥顆粒界面區(qū)的密實(shí)性得到改善;此外,石粉微粒在水泥水化的早期對(duì)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(shí),會(huì)釋放出大量Ca2+,并且Ca2+遷移能力比Si042-離子團(tuán)高得多,根據(jù)吸附理論,當(dāng)Ca2+擴(kuò)散到CaCO3顆粒表面附近時(shí),首先發(fā)生CaCO3顆粒表面對(duì)Ca2+的物化吸附,由于這種吸附導(dǎo)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(yīng),生成水化碳鋁酸鈣,水化碳鋁酸鹽可與其他水化產(chǎn)物相互搭接,使水泥試塊結(jié)構(gòu)更密實(shí),從而提高了強(qiáng)度[5,6]。
但是,當(dāng)石粉含量超過極限值時(shí),會(huì)降低試塊的強(qiáng)度。因?yàn)槭酆窟^高,漿體需水量增加,同時(shí)對(duì)外加劑的吸附也增加,使用水量增加,同時(shí)過量的石粉破壞了水泥漿的密實(shí)堆積結(jié)構(gòu)。
4結(jié)論
綜上所述,泥粉和石粉對(duì)混凝土拌合性能的相應(yīng)是多方面的,人們?cè)趹?yīng)用過程中應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短,發(fā)揮其有利的一面。但實(shí)際工程應(yīng)用畢竟不同于試驗(yàn)室,施工環(huán)境復(fù)雜,管理難度大,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)嚴(yán)格控制含量,不能超過使用范圍,否則將給工程帶來質(zhì)量隱患。現(xiàn)在混凝土材料成分復(fù)雜,影響因素眾多,關(guān)于泥粉和石粉對(duì)混凝土性能的影響,現(xiàn)在還缺乏全面系統(tǒng)的研究,因此人們對(duì)骨料中的粉體對(duì)混凝土性能的影響機(jī)理的認(rèn)識(shí)還有待于更一步研究。
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