掺合料混凝土技术的研究与应用混凝土作为工程建设中最大宗的建筑材料,其技术的进步,一直为业界所关注。通常,我们把在混凝土中掺加矿物质材料替代部分水泥的混凝土称作掺合料混凝土。与传统(纯水泥)混凝土相比,掺合料混凝土具有或者性能改善或者造价降低的特点,因此是混凝土技术进步的一个重要方向。本文着重介绍了矿物掺合料的作用效果和机理,以及一些实际应用技术和应用过程当中存在的问题并提出些自己的看法。1常用掺合料的品种及性能特点混凝土中使用掺合料,不仅能够降低成本,而且使用得当能够有效地改善混凝土的强度、工作性和耐久性。掺合料通常可按来源分为人造和天然两种,按性质分为活性和非活性,其中最常用的矿物掺合料皆为活性掺合料。1．1常用矿物掺合料简述1．1．1粉煤灰粉煤灰又称飞灰,主要来自于燃煤电厂排放出的粉尘,是一种颗粒非常细以致能在空气中流动并被除尘设备收集的粉状物质。粉煤灰的主要成分为SiO2,Al2O3和Fe2O3,有些时候含有比较高的CaO。粉煤灰外观类似水泥,胶凝性差,是目前用量最大的混凝土掺合料。1．1．2矿渣粒化高炉矿渣是溶化的矿渣在高温状态迅速水淬而成。矿渣的主要化学成分为SiO2、CaO、Al2O3。矿渣有碱性、酸性和中性之分。酸性矿渣的胶凝性差,而碱性矿渣的凝胶性好。因此,矿渣微粉应选用碱性矿渣。1．1．3硅灰硅灰是电弧炉冶炼金属或硅铁合金时的副产品。硅灰的主要成分是SiO2一般占90%以上,绝大部分是无定形的氧化硅。硅灰很细,用透气发测得的硅灰比表面积为34―47m2/g,用氮吸附法测量,一般为18―22m2/g。1．1．4石灰石粉石灰石粉具有比熟料易磨性好的优点。合理的掺量在水泥体系中能改善整个体系级配,在应用过程中能起到矿物减水的作用,也可作为激发剂使用。1．1．5其他矿物掺合料矿物掺合料还有沸石粉,高岭土粉,石英粉,稻壳灰等。2掺合料的作用与机理2．1作用效果在混凝土中加入适量的矿物掺合料,可以部分替代,降低工程成本,减小水化热的危害,对混凝土的力学、耐久性、工作性均有改善。2．2作用机理1)火山灰效应(活性效应):由于矿物掺和料的化学组成主要为SiO2和Al2O3这两种物质,能够与水泥水泥水化产物中的Ca(OH)2发生反应,生成C-S-H和Aft。2)微集料效应:矿物掺合料粒径很小,如硅灰达到纳米级别,未水化的颗粒可以填充到水泥石或水泥石与集料界面处孔隙当中,使混凝土结构更加密实,从而提高混凝土强度,改善其耐久性。3)形态效应:矿物掺合料的颗粒形状多为球形,如粉煤灰颗粒为球形,可以在混凝土浆体内起到类似滚珠作用,提高流动性,提高流动性的同时还改善了粘聚性和保水性,更加利于泵送施工。3掺合料混凝土的应用技术3．1激发剂的应用3．1．1激发原理及激发剂种类基于各类矿物掺合料与水泥水化反应的特点和作用机理,为使矿物掺合料起到更好的应用效果,所选择的激发措施主要有物理激发和化学激发。1)物理激发物理激发主要是通过将矿物掺合料再次磨细,显著增大其比表面积,而且会增加原子的活性中心数量。使其与水泥水化更加迅速,可以填充更小孔径级别的有害孔隙。2)化学激发主要是通过加入某些化合物能促进Si-O,Al-O键断裂,使[SiO4]4-四面体形成缺陷,并在常温下能使粉煤灰参与水泥水化的进程,分别见图1,图2。3．1．2激发剂的选择对于掺加了矿物掺合料的混凝土来说,激发剂的选择是尤为重要的,主要依据以下两原则:一是依据矿物掺合料的化学组成,如钙硅比高低选择激发剂。二是依据实际工程要求,如早强要求,工作性要求等采用物理与化学复合激发无疑也将具有更好的效果。但不论是物理激发还是化学激发或是复合激发技术措施,除考虑激发效果外,还应考虑经济因素与实际施工的可行性。3．2矿物掺合料的复合应用技术由于使用单一的矿物掺合料在改善混凝土性能的同时也带来了一些问题,如早期强度下降。矿渣和硅灰虽然对早期强度影响较小,收缩增大,所以人们开始尝试将多种掺合料复合使用。在复合使用矿物掺合料时,首先,需要注意颗粒级配的合理搭配,因为颗粒越细则需水量增大,不易满足泵送要求,过粗则影响掺合料活性。其次,还应注意矿物掺合料间化学性质的复合应用,掺合料依据SiO2含量和活性,被分为酸性及中性活性混合材、碱性及中性惰性混合材...
