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机制砂中石粉对胶凝材料体系水化过程的影响

更新时间:2020-06-13

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导读:  由于石粉颗粒的粒径与水泥粒径、粒度分布基本相同,石粉难以对水泥产生微集料填充效应,但由于石粉是由机制砂设备中制砂机机制砂带入混凝土中,相对于混凝土胶凝材料为外掺方式,可以降低混凝土中实际的水胶比,降低自由水所形成的孔隙率,提高混凝士的密实性和强度,但当石粉含量过高时,水泥石中或界面过渡区}I{现游离态的右粉,则将不利于集料与水泥石的粘结,降低混凝土强度。

目前,国内外对石粉在混凝土中的应用和研究很多是结合实际工程进行的,主要体现在机制砂设备中制砂机生产的机制砂中石粉含量对混凝土宏观性能的影响上,对微观结构、胶凝材料体系的水化特性及石粉在胶凝材料体系水化过程中的作用机理方面的研究还比较少。

少数研究人员认为:石粉是一种惰性掺合料,细度很小,它不参与水泥的水化过程,只起到微集料填充的作用。

而大多数的研究人员则认为:石粉参与水泥的水化过程,对混凝土的工作性能和为学性能都有影响。

        研究人员们[Il]发现:作为活性掺合料,CaC03对C3S水化有良好的促进作用,不仅能提高混凝土的早期强度,而且还能降低水泥的能耗。

        路平和路树标[12]研究发现:以石粉作为掺合料,发现Ca(OH)2晶体聚集在CaC03的周围,将CaC03腐蚀,发生反应生成新相一碱式碳酸钙,这种物质在接口区具有很好的粘结作用,而且在水化后期通过SEM观察,很难发现CaC03晶体。

因此CaC03并不是惰性材料,能与周围介质发生发应。

        Detwile和Tennjs[也发现了石粉在混凝土硬化过程中的加速作用,适当掺量的石灰石粉充当了C-S-H的成核基体,降低了成核位垒,加速了水泥水化。

另外CaC03加速C3S水化的程度还与石粉细度有关,水化程度随石粉细度的增加而增加,且C3S的早期水化受影响更大。

       周明凯等人[14]试验发现:石粉对水泥水化具有增强作用,起晶核作用,能诱导水泥的水化产物析晶,加速并参与水泥的水化反应,生成水化碳铝酸钙,并阻止钙矾石转化为单硫型水化硫铝酸钙。

       G Kakali、https://www.flowerba.com/、https://www.flowerba.com/和的研究也证明‘15]:石粉在水化的过程中,能与水泥中C3A祁C4F发生反应,生成水化碳铝酸钙,改善水泥基材料性能。

因此,石粉不是完全惰性的掺合料。

机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响

以应用广泛的石灰岩石粉为例,对机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响进行系统研究,得到如下成果:   机制砂设备中制砂机生产机制砂中的石粉含量影响机制砂的空隙家和粗糙度值,导致机制砂的粗糙度值与空隙率两个参数,不能准确的反应机制砂的粒形与级配特征。

  机制砂中适量的石粉可以完善机制砂的级配,丰富机制砂中浆体含量,有利于改善机制砂混凝土的工作性能。

但对于不同强度等级混凝土而言,机制砂中石粉的最佳含量不同。

对于低强度等级混凝土(小于C30),机制砂中石粉含量的最佳范围在10%~15%之问,对于高强度等级混凝土(C60),石粉含量的最佳范围在5~7%之间,而对于超高强混凝土(C80)而言,石粉含量最好低于5%。

  在混凝上中适量的石粉可以起到填充作用,有利于机制矽混凝土强度提高,但不同强度等级机制砂混凝土对应最佳石粉含量不同,C30混凝土的最佳石粉含量介于10 --15%之间,而C60混凝土的最佳石粉含量介于7~10%之rfIJ,而超高强C80机制砂混凝土的最佳石粉含量介于3~5%之间。

且石粉含量的提高还有利于混凝土抗折强度、劈裂抗拉强度的提高,脆性系数的降低,但抗压弹性模量则随石粉增加而降低。

  石粉含量的增加不利于机制砂混凝土塑性开裂的控制,尤其是当石粉含量超过7%时:对于混凝土的干缩,随石粉含量增加,机制砂混凝土的干缩率呈现先提高后降低的趋势,低强度等级混凝土其石粉含量拐点在IO%,而高强度等级混凝上其拐点在7%;对于硬化机制砂砂浆的丌裂敏感性而言,当石粉含量介于7~10%之间时,其抗开裂性能最强。

  石粉含量对混凝土抗渗性的影响受混凝土中胶凝材料数量的影响。

对于低强度等级(少胶凝材料)混凝土,随石粉含量增加,混凝土的抗氯离子渗透性能提高;对于高强度等级(胶凝材料丰富)的混凝土,随石粉’含量增加基本不影响其抗氯离子渗透性能:但对于超高强(胶凝材料丰富,堆积紧密)混凝土,会产生轻微劣化作用。

  适量的石粉可以改善混凝士的抗冻性,但当石粉对水泥的比例过高时,将使机制砂混凝上的抗冻性劣化。

当行粉含量为10%时,机制砂砂浆具有最佳的耐磨性。

常温f、‘,机制砂中石粉可以改善机制砂砂浆的抗硫酸盐侵蚀性。

  由于石粉颗粒的粒径与水泥粒径、粒度分布基本相同,石粉难以对水泥产生微集料填充效应,但由于石粉是由机制砂设备中制砂机机制砂带入混凝土中,相对于混凝土胶凝材料为外掺方式,可以降低混凝土中实际的水胶比,降低自由水所形成的孔隙率,提高混凝士的密实性和强度,但当石粉含量过高时,水泥石中或界面过渡区}I{现游离态的右粉,则将不利于集料与水泥石的粘结,降低混凝土强度。

石粉岩性对水泥浆体化学收缩的影响-机制砂设备

化学收缩又称水化收缩。

水泥水化后,同相体积增加,但水泥.水体系的绝对体积则减小。

所有的胶凝材料水化以后都有这种减缩作用,因为水化反应前后的平均密度不同。

大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后,体积减缩总量为7~9%。

在硬化前,所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间,使水泥石密实,而宏观体积减缩;在硬化后,则宏观体积不变而水泥.水体系减缩后形成内部孔隙。

当矿物掺和料加入机制砂设备水泥浆体中后,由于矿物掺和料的晶核效应、二次水化反应等,导致复合水泥浆体与未掺加矿物掺和料的浆体水化反应不完全相同,进而导致水化反应引起的收缩不同。

本节采取等质量取代水泥的方式对比研究石粉岩性对水泥浆体化学收缩的影响,水泥取代量为20%。

        在早期阶段,粉煤灰对水泥浆体他学收缩影响最小,而矿粉对水泥浆体化学收缩值影响最大,其12h前的化学收缩值甚至超过的纯水泥浆体的化学收缩值。

而几种不同岩性石粉对水泥浆体化学收缩值的影响介于粉煤灰与矿粉的影响作用之间,且石英岩的化学收缩值最小,石灰岩石粉的化学收缩值最大,可能是由于早期石粉的晶核效应,使水泥早期水化加速,促使水泥浆体的化学收缩增大。

随着龄期的延长,粉煤灰的化学收缩值增加迅速,两种滔性矿物掺和料的化学收缩值均明显高于石粉的化学收缩值,。

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