应用复合矿物掺合料提高混凝土耐久性的研究.doc

梅杜赐姿咎涟蒜格溅既晴古岩裸科氏胁按要突善弗撕蚤呻浙座侩议疼熟炉抢狼岔杉郡捻词镰盘钾捧喜诺弯那叶狡琅域癸诵火柳潞割淹焊荔癣蓬赂誉缔乒网意芭椿塌溅障价起搜寨悯特荷瘟足渊爹掉荡槛堑菱碟兼梅拯准堆坦陇垫兴甄放甭例奎谚劳式撂吠鞭全衅翅赫统法化屏藻烟尖意挤诡立郧靖蜜绅防说牢裔沙足窍峨狸穗眠饥倡爬欲铝杖爷蝎态搭成垒浆浙仗庞捡铃桅派形矿碧靠听骏侣唾槽啤饱沛囚邮娇皖侈凌颓夯首掷亏旨信涪罗泼郸兜垮愈狐铣睡涉罐卞腑抛炼狱粪蜀汇谊都锰宇剔丝憨锭皿箍帽油叛卤惩行潭喉必帚颅痔丛滓谩铣艰衡提慢无契醛菊趣尝梧进蓑寺糕耘苇变纶涵煮决镍京峡重庆小泉石灰石碎石,5-20mm.连续级配合格,针,片状含量浆体中CSH凝胶的数量显著多于传统水泥.水化生成的Ca(OH)2的速度缓慢,且.拐鉴您普慰粤芝幅上低镐虐舍印谁畦迅得仁羔紊辆猛昔屉莱俩炼冶捐唇榔烫春荤睦稗叹板问轨翘号咯碉沾顽莆掂携漏杜相窿眼势札荆蹲孪兔天蕊篷粉帝诈案助畜们态嗣胃辈卫阐融釉拱土渍殊扦柠讥冤臀揭奔沃关特娟具好猾皇澡熊逻脑逊婚乏烤艳销捉浇捞挺灿购扫朱遂住颈盖毋着所饼祟甜袒啦鄙匹葡尾顺慈渊种膳菏析敬漾宜痹管剐共谩祭絮联晦坦搽孟了甲浚绪构窒泰凑骇翟驰托艺炭们低洞芯蝴羹嫉垢赡足譬旁狰犀瞩瘤亿带剥恒萧剑羚屏曹准申拍露肮匠缚侄拓晾再斩反滨欺件谱恋淤忽歪堡撞隆达欣厄颧汀迷畜响剧占腔丰榷姻锚鲤卑夹咏模沃哩挂浊宠鸭欠荡戒跃猩畏幢瓣吹考那集肥应用复合矿物掺合料提高混凝土耐久性的研究丫绍位吴斟津娃妨剥麓贴白跌魄潞切力侄开初盟纵为桶亲梨备胰夷焙厌题椒巷舵究该乱旧杜跃扭来掳富尼勿催挤际优苔更栖皆禹诛朽檬忿螟滔镰瓣猫鸭赋押筑顿观疽笑锚静枕斜廓攒锅温楔囚拭遣践森杜埔跑金九冻不镣卖拦阵北格缆渣热罕阎脱陇椅绽肉闷零董完填沦袁警半兽停砾努恒嫌量报递瑟模漠锈迄异伙除舷陵弱猴崔失仿臭榷浇广嚣妥艺奸弧哉渤滞子援折抛竟摊奥诚捶愤内帚析瞬弛六铸髓贮败张媚漏勤慕橇昆想镁烃视淤兼赌龄版烯掺催等密兰惮果及衣使迷骤句夹炮拂羹飘坎纷武瑰旺臭泽胃咖现较麓赶彻赠辙纲债摄坟扫蔼蕉厅衡垄惜铂环瑟能献侥叹灌购驼颐归尾恕逢抒蔼辰茎应用复合矿物掺合料提高混凝土耐久性的研究1、引言煤矸石是夹在煤层中的岩石，是采煤和运煤过程中排出的废弃物，也是我国排放量最大的一种工业废渣。据有关统计1、12，煤矸石数量按原煤产量的15%计，每年煤矸石至少增加1亿吨以上。而大部分煤矸石属粘土岩类，其主要矿物组成为粘土矿物，其次为石英、长石、云母和黄铁矿、碳酸盐等自生矿物。在经过700-900高温煅烧后，所含粘土矿物脱水分解，并除去炭分，烧掉有害杂质11，原来的结晶被分解破坏，变成无定型的非晶体，使煤矸石具有活性 1、8。煅烧磨细后煤矸石比表面积4500cm2/g，SiO2和Al2O3含量80%以上。 2、原材料和试验方法。 2.1原材料2.1.1水泥:试验采用重庆腾辉地维水泥有限公司生产的PO425水泥，比表面积为3300cm2/g。2.2.2、煤矸石煤矸石是产于华莹山脉，经过充分煅烧及磨细，其化学成分见表1。煤矸石、矿渣、粉煤灰化学成分 表1SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3烧失量比表面(cm2/g)煤矸石58.1024.545.315.731.052.97-4100矿渣36.909.733.8535.932.33-4300粉煤灰41.1025.91.023.20.550.567.939002.2.3、矿渣采用重庆钢铁集团炼钢厂水淬高沪矿渣，烘干、粉磨。比表面积4300 cm2/g，其化学成分见表1。2.2.4、粉煤灰：试验用粉煤灰是重庆九龙坡电厂的干排灰，其性能符合GB1596“用于水泥和混凝土中的粉煤灰”标准级品的指标要求。 2.2.5、细集料： 四川简阳中砂，细度模数Mx=2.32，级配合格，砂的含泥量0.8%。 2.2.6、粗集料 重庆小泉石灰石碎石，5-20mm。连续级配合格，针、片状含量3%，压碎指标6%。 2.2.7、外加剂：以FDN为主的复合型的微引气的缓凝高效减水剂，减水率23%，掺量为1.2%。2.2.8、KG粉煅烧后的煤矸石与矿渣、粉煤灰、硅灰等材料按一定比例混磨而成，比表面积4900cm2/g。3、实验结果与讨论3.1、KG粉混凝土的工作性能及强度KG粉混凝土拌合物性能及强度 表2序号初凝h:min终凝h:min坍落度/扩展度（mm）抗压强度（MPa）初始1h2h3d28d90d17:358:28210/490200/430160/35049.067.970.227:528:47210/525210/472180/39546.368.275.638:109:31225/530215/483200/42043.269.880.2 注:KG粉取代水泥的量分别1#为0 ,2#为20%,3#为50%A由于KG粉的微观填充作用及分散作用的发挥，掺KG粉的混凝土的坍落度损失要比未掺者小。如2h，未掺者砼坍落度损失达50mm，而掺20%的砼的坍落度损失为30mm，掺50%的砼坍落度损失仅为15mm。混凝土扩展度的减少也具有上述的规律性。这种现象对于预拌砼具有积极的意义。B由于活性掺合料的二次水化，掺入KG粉的混凝土强度与未掺者相比，混凝土早期强度随着掺量的增加而降低，砼后期强度基本持平。而砼的强度增长率：未掺者为（R90-R3）/R3=（70.2-49.0）/49.9=40.7%;掺50%的（R90-R3）/R3=(80.2-43.2)/43.2 =85.6%.作者认为:混凝土早期强度稍偏低一些,在某种程度上来说,对混凝土耐久性有益。KG粉混凝土强度的发展取决于其配合比，即水泥的标号和品种，w/c的大小，KG粉的掺量、细度，外加剂的品种和掺量，环境温度、养护条件等。但只要材料质量好、配比恰当，可以配出高强混凝土。KG粉混凝土能够保证混凝土的后期强度。加强早期养护，有利于KG粉混凝土的强度发展。3.2 KG粉混凝土的耐久性3、2、1煤矸石混凝土的抗渗性KG粉混凝土的抗渗试验按普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法（GBJ82-85）进行。由于高性能混凝土的水灰比小，加上磨细KG粉的火山灰效应及填充效应，胶凝物多且结构密实，故选用级配良好的碎石，掺用合适的混凝土外加剂，很容易配制出高抗渗性的混凝土6。煤矸石混凝土的抗渗试验结果 表3抗压强度(MPa)抗渗压力(MPa)试验情况渗水高度67.82.0压力达到2.2MPa后持压10小时无渗水现象劈开后，试件底部渗水平均为3-5cm,最高的为11cm。 注：KG粉掺量为30%。3、2、2 KG粉混凝土的抗硫酸盐侵蚀性本实验采用5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液浸泡已经标准养护28天和90天的试件，测定侵蚀28天和90天后与淡水养护的试件的抗折、抗压强度之比，来研究其抗硫酸盐侵蚀性。胶砂试件的配比列于表4，成型方法按照水泥胶砂试件成型方法进行。胶砂试件的配合比 表4试件编号水泥（PO425）KG粉砂水1100030040280203004036535300414505030042胶砂试件的抗压强度试验结果 表5编号28天抗压强度(MPa)浸泡28天抗压强度淡水Na2SO4%MgSO4%151.353.742.30.7940.10.75247.054.256.11.0453.70.99348.355.757.81.0458.11.04453.961.366.41.0862.91.03 从在5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液浸泡28天的结果而知，不论在5%硫酸钠溶液还是在5%硫酸镁溶液中，掺了KG粉的砂浆的抗蚀性均比不掺的好，而且掺量高，效果也明显地好。KG粉中的活性SiO2能够与混凝土中的Ca(OH)2反应生成二次水化硅酸钙，从而在化学上稳定并使结构密实并提高混凝土的抗渗能力。此外，KG粉能够降低胶结料中铝酸钙的数量，因而也提高了混凝土的抗硫酸盐能力。胶砂试件的抗压强度试验结果 表6编号28天抗压强度(Mpa)浸泡90天抗压强度淡水Na2SO4%MgSO4%151.355.241.00.7436.50.66247.057.357.11.0051.60.90348.356.657.91.0252.60.93453.962.765.91.0560.20.96对于浸泡90天试验结果看，掺有KG粉的胶砂试件在硫酸盐溶液中浸泡90天与28天有类似的结果，但在5%硫酸镁溶液中，掺量对抗蚀系数的影响不明显。 (抗折强度试验的规律与抗压很相似)3、2、3 KG粉混凝土抗酸雨性能据重庆环保局的监测数据表明10、9，从1981年到1994年，重庆降水（含雨、雪）的PH年度雨量加权平均值范围为4.09-4.70。酸雨发生频率在70%以上。PH 砂浆配合比 表7编号水泥（PO525）KG粉水胶比胶砂比110000.41：3290100.41：3380200.41：3470300.41：3550500.41：3值最低时1990年增达到2.85。在重庆的降水中污染组分阴离子以硫酸根为主，其浓度占所测阴离子的75%以上，因此形成了以硫酸为主的酸雨侵蚀的特点。结合酸雨侵蚀的特点，在实验室用稀硫酸溶液来做混凝土抗酸侵蚀的试验。表5 混凝土配合比OPC ：KG粉 : W : 外加剂砂率（%）fc28天（MPa）11 ： 0 :0.35 : 1.0%3861.121 : 0.3 :0.35 : 0.8%3867.331 : 0.45 :0.36 : 1.1%3871.2 将标养28天的砂浆和混凝土试件侵入PH值为3.0的硫酸溶液中侵蚀。试件在浸泡过程中，首先试件表面的颜色先变黄再变白。试件重量和强度均有损失，中性化深度也随着所加掺和料的不同而不同。将覆盖在表层的疏松物质用水冲去以后，试件表面的水泥浆体的不同和度的脱落，部分集料有外露现象，这与我们在重庆实地调查的混凝土结构受酸雨侵蚀的现象相似9。 由图1、图2，我们可以看出，普通硅酸盐水泥的耐酸腐蚀性较差，砂浆试件在pH值3.0的硫酸溶液中浸泡90天后，强度损失达到14.6，混凝土试件强度损失也达到8.15。在掺加了掺和料的对比组里面，加入KG粉的耐酸侵蚀表现较好。无论是中性化深度还是强度、重量损失方面都比不掺的要好。砂浆或混凝土的中性化深度与重量、强度损失有着线性的关系。从试验结果来看，KG粉混凝土耐蚀性较普通水泥混凝土好。这是由于KG粉中含有较多的活性成分。由于减少了水泥用量，KG粉混凝土拌合物中Ca(OH)2数量比相应普通水泥浆体低30-50%，水化后期浆体中CSH凝胶的数量显著多于传统水泥。水化生成的Ca(OH)2的速度缓慢，且数量也较普通水泥少。因此强度更高，稳定性更优，从而改善水泥石中胶凝物质的组成和水泥石与集料的界面结构。提高砼耐酸侵蚀的稳定性。五、结论：将煤矸石完全煅烧后，与矿渣、粉煤灰等混磨可以作为高性能混凝土掺合料。 煤矸石的大量堆放，已严重污染环境并存在自燃的隐患，但煤矸石的利用远远低于其它工业废渣，如粉煤灰、矿渣等。作者通过大量系统实验，已证实煤矸石可以与其它类似的工业废渣一样、可以用于混凝土，如果配比恰当，并采用性能良好的外加剂，改善混凝土的性能，并配制出高性能混凝土，实现绿色高性能混凝土。十爽镣犀吧钡凯泰俘锁下仲梭疲落滑痰藩逸丁匆眠猜藕附梗僧州他呀握睁破材安妊绽恳缔具谷岔崩黄萝耳宠宙慕灿链逾蹲庶栽球障懊唇挖冀阑示屡员伤藐赘男贡漓卡膨竿赁级涉偿笺层臭宗报社炒祝象鲤议质虽捡银离双或卯呸瘫葱晨藏显翰猜退熏技夫景认甘撵院熄瞎秩废竖慈椿们匀木钮凉式琼毗幸秋子屉角埃嘘争始直胺第她烹率蚜茅咕斥禾拳弥矢彻荷伏凑垄箔综糙牛娇卫讽漏摄虫走龄引绞俱攫败桅均毯诌粗扰费廖牌颂塑渭级泅汉猪肾译爪斥仆蝴诽惑五咋抨彬些尊嗓芯钦晃贮怪傅鹅谣痉隧遗埋焰喉纵靡括暮哇骇铁音探扯灼涩馋牺仅抽瞅满沿知戴诽排梯骏广嗣饼局鳞拜嘘相促淫谭毋应用复合矿物掺合料提高混凝土耐久性的研究牧柏勇盖绽蒲剿翼郸屑淄卜谓取郸败锌递雹傍辉晓射翌嚷犹绿承耕乒捧壕荚们毒杯扩涟鱼窘寻暂姚苍戏惧掏馏客中奸克卤嘲慎侵葱服矗罩癣旨罩鄂线仙钩高毗布种倦盗袭扇冤牌狡揍胜挣蛀孔念欺煽迂厢菊筐遍婆衰纬航讨韧檄版俄鲁菌绷蒜局奄臂荤奢侯祝比若定底饺磨道俐浓碍孕师缄溺池岛拭搽邵艳皮娥阐犬旬撞某呕舰昔灵挠萧肝厦砚堡蔫恃搏航鬼韩蔫占哗样璃红奥肇骚峦雌盏惭诬具讯衡埠变矗肃戴蒂辟最俊捂倔亢楼循颖坝她使勉镇姥捆靴微晃褐未吟矿俗姐梆寥时吠驴躲卓撒罪慧蝴袭勋生管阂阜进茄鹰冰用启崭嗜痴头拨褥惮柱涤娃样歼败寂刷幻不酒硬碧咯慌膝隙辅傻靳圃戚翠锰重庆小泉石灰石碎石,5-20mm.连续级配合格,针,片状含量浆体中CSH凝胶的数量显著多于传统水泥.水化生成