粉煤灰和矿渣在商品混凝土中的应用.ppt

1、粉煤灰及矿粉在商品混凝土中的应用,北京 2009年4月26日,一、概 述,1、粉煤灰和矿粉是预拌混凝土常用的两种掺合料，二者在混凝土中既可以单独使用，也可以同时使用。 2、二者对混凝土的作用不但各具特点，还具有一定的互补性。,3、粉煤灰是从煤粉锅炉烟气中收集的粉尘灰。商品混凝土发展较快的地区，粉煤灰应用的比较广泛；欠发达地区，受粉煤灰质量、粉煤灰应用技术等多种因素的影响、应用情况并不理想。粉煤灰应用发展状况在全国范围内还很不平衡。,4、 矿粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。矿渣作为混合材在水泥中应用非常广泛，但矿粉在商品混凝土中的应用要比粉煤灰要晚一些，主要因为矿渣的细磨

2、技术是近几年才在我国得到迅速发展起来的。 随着矿渣磨细技术的不断发展，矿渣被磨至相应细度的能耗越来越低，并且细度也很容易达到400m2/kg以上。 5、商品混凝土胶凝材料体系正由“水泥”、“水泥+粉煤灰”向“水泥+粉煤灰+矿粉”体系转变。,二、粉煤灰对混凝土性能的影响,1、粉煤灰对混凝土工作性能和力学性能的影响 1)粉煤灰能够改善混凝土和易性。 2)加入粉煤灰后，混凝土的泵送性能得到很大改善，通过加入粉煤灰可以实现混凝土长距离泵送。 3)由于粉煤灰混凝土的水泥用量较少，凝结时间延长。 4)粉煤灰混凝土的早期强度低，后期强度高。,2、粉煤灰对混凝土耐久性的影响 1）降低混凝土水化热。 2）提高混

3、凝土抗渗性能。 3）抗碳化能力。只要加强混凝土表面养护，充分发挥粉煤灰的活性效应，提高混凝土的密实度，粉煤灰混凝土的抗碳化能力基本上可以达到基准混凝土的水平。,4）抗冻融能力。按照现有标准进行混凝土抗冻试验，粉煤灰混凝土的抗冻能力会出现低于基准混凝土的现象。出现这种现象的主要原因常常是试验时混凝土的龄期不足，粉煤灰没有充分发挥作用，如果试验龄期推迟到60d甚至90d，其抗冻能力将显著提高。 5）混凝土收缩。粉煤灰对混凝土的收缩影响不大，但有人认为，优质的一级粉煤灰可以降低混凝土的收缩，二级粉煤灰可以增加混凝土的收缩。,三、 矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝土性能的影响,1、矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝

4、土工作性能和力学性能的影响 为了在北京地区推广矿粉的应用，2003年北京首嘉矿粉公司、北京市高强混凝土公司与清华大学、同济大学合作，共同对矿粉以及矿粉+粉煤灰的应用进行了研究，按照“矿粉+水泥浆体”到“矿粉+水泥胶砂”再到“矿粉混凝土”，以及矿粉+粉煤灰的形式逐步进行试验研究。通过他们的研究发现：,1）矿粉比表面积在430m2/kg520m2/kg之间，掺量在30%40%范围，增强效应表现得最为显著。 2）单掺矿粉会使混凝土的粘聚性提高，凝结时间延长，同时，泌水量有增大的迹象，可能对混凝土泵送带来一定的不利影响。,3）矿粉和级粉煤灰复配配制混凝土，可以充分发挥二者的“优势互补效应”，使混凝土的

5、坍落度增加，和易性好，粘聚性好，泌水得到改善。同时混凝土成本可显著降低。 4）针对水泥-粉煤灰-矿粉胶凝材料体系，在等量取代的前提下，粉煤灰的掺量以不超过20%为宜，粉煤灰和矿粉掺量以不超过40%为宜，同时建议采用60d或90d强度作为混凝土评定标准，以充分利用混凝土的后期强度。,2. 矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝土耐久性的影响 1）混凝土水化热。对要求严格控温的大体积混凝土，矿粉和粉煤灰复配是理想的矿物掺合料组合，可以有效减少混凝土早期温缩裂缝的危险。 2）大幅提高混凝土抗渗性能。 3）抗碳化能力。在达到相同强度的条件下掺矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土具有相同的抗碳化作用能力。,4）抗冻融能

6、力。矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土在强度和含气量相同的条件下抗冻融能力基本相同；适当掺加引气剂，适当的含气量和间距系数对提高混凝土的抗冻融十分必要。 5）混凝土收缩。考虑前3天的自收缩，无论是配制C30混凝土，还是配制C50混凝土，采用单掺矿粉，与基准混凝土相比，收缩值均无明显变化。,6）混凝土抗裂性能。矿粉与粉煤灰复掺改善抗裂性效果优于矿粉单掺。混凝土早期强度对混凝土早期抗裂性有重要影响，混凝土24小时强度越高，混凝土早期越易开裂。混凝土早期抗裂性与早期强度之间可能存在一个临界值，小于该强度值，混凝土不易开裂，大于该强度值，混凝土容易开裂。该值与环境条件及约束状态有关。,四、粉煤灰及矿渣粉

7、在商品 混凝土搅拌站中的应用,1、 严格控制粉煤灰和矿粉质量，特别是粉煤灰和矿粉的细度以及粉煤灰的需水量比和烧失量。 大型立磨矿渣粉生产线生产的矿渣粉细度均控制在400500m2/kg的范围内。矿渣粉的细度非常稳定，给配制混凝土带来了很大方便 球磨矿粉的细度较难达到400m2/kg以上，即使通过延长磨细时间，增加能耗，勉强达到400m2/kg以上，也难以长期稳定。,2. 避免利益驱动下盲目提高掺量 1）单掺矿粉时，以3040为宜。大体积混凝土可增至50以上，以达到明显降低水化热的目的。 2）复掺时，总取代量不宜超过50。粉煤灰控制在20以内，矿粉控制在30以内。 3）初期使用时，建议粉煤灰控制

8、在10%以内，矿粉控制在20%以内，大体积混凝土可适当放宽。,3. 无论单掺和复掺，均应事先了解水泥中掺合料数量和种类 除型硅酸盐水泥P.外，其他种类水泥中均掺有一定量的混合材，有些水泥混合材的掺量还很高，混合材的种类也很多，比如：石灰石、粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰、窑灰、燃烧后的煤矸石等，因此在使用矿渣粉或其它种类掺合料时，无论单掺时的掺量或复掺时的总量控制，均应考虑水泥中混合材的种类和掺量，以防对混凝土性能产生不利影响。,4. 复掺时，针对不同等级粉煤灰，选择合适的复合比例。 矿渣粉在预拌混凝土搅拌站使用时，常与粉煤灰复合使用。这是因为，其一，粉煤灰比矿粉更为廉价，单掺矿粉对混凝土成本不

9、利。虽然单掺粉煤灰可以大幅度降低成本，但掺量受到较大限制；其二，充分利用二者的“优势互补”，改善混凝土性能。,1) 矿渣粉与级粉煤灰复合。矿粉与级粉煤灰复合使用时，粉煤灰的取代量宜控制在15以内，矿粉宜控制在30以内。在条件允许的情况下，应尽可能多用矿粉，降低级粉煤灰质量波动给混凝土带来的不利影响。其实这种配制混凝土的原则适应于任何原材料。也就是说，质量差或质量稳定性差的原材料不得不用时，应在充分试验的基础上，在条件允许的前提下尽可能少用。另外，由于级粉煤灰和矿渣粉同样具有增加混凝土粘度的趋势，因此不宜配制高强混凝土。,2) 矿渣粉与级粉煤灰复合。矿粉与级粉煤灰复合使用应是最佳组合。粉煤灰可控

10、制在20以内，矿粉可以控制在40以内，它们之间的比例可以根据不同强度等级，不同技术要求进行调整。条件允许的情况下，实际应用中，建议采用矿粉和级粉煤灰复配配制混凝土，以充分发挥二者的“优势互补效应”，配制性能更为优异同时成本更为经济的混凝土。,5. 冬期施工时，应重点控制混凝土的凝结时间问题 冬期施工时，混凝土的凝结时间过长是影响混凝土性能和施工进度的主要原因，掺入矿粉或其他掺合料会进一步加长混凝土凝结时间，尽管我们可以通过在防冻剂中加入早强剂等方法来改善混凝土凝结时间，但其效果往往不明显，因此冬期施工使用矿粉时，矿粉的细度应适当提高，具体掺量应根据工程对凝结时间的要求，以及保温措施等因素在充分

11、试验的基础上确定。,6. 矿粉（或矿粉和粉煤灰复掺）混凝土对养护条件要求更为苛刻。因此预拌混凝土搅拌站技术人员应加强与施工方沟通，确保混凝土的养护条件。 受施工进度、结构形式、养护手段和人员素质等方面因素的影响，混凝土的养护经常得不到重视。特别是竖向结构，如剪力墙、柱等，由于不便养护，一些单位常常是涂刷养护剂了事，而养护剂的效果很难在短期内得到验证，使混凝土的养护出现不少问题。在矿粉或矿粉和粉煤灰复合掺加的情况下，更需要加强养护，只有充分养护才能发挥掺合料的作用。养护不好对表面混凝土的影响很大。,曾经遇到过这样一个问题：C40墙体混凝土，矿粉取代水泥25%，级粉煤灰取代水泥15%，28d回弹值

12、很低，推断强度只有C30左右，表面碳化很严重，一般在1.52.5mm之间，严重的高达4mm，而取芯检测混凝土强度很高，强度值在4762MPa之间。这说明，尽管试验室的结果表明，矿粉或矿粉和粉煤灰复合掺加取代水泥在一定比例内不会对混凝土的碳化产生较大影响，但实际应用中由于养护条件等方面的影响，是否还能遵循这一规律就很值得怀疑。,五、结 语,1、粉煤灰应用技术已非常成熟，应用时应以控制粉煤灰质量为重点，尽量避免劣质粉煤灰对混凝土性能带来的不利影响。 2、大型立磨矿渣技术在我国的快速发展，使大量细度在400m2/kg的矿粉得到广泛应用，从而改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面，同时开阔了配合比设计思路。,3、粉煤灰与矿粉复合使