建筑混凝土材料礦物摻和料的質(zhì)量探討

王化良

(寶泰隆新材料股份有限公司，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

礦物摻和料是以硅、鉛、鈣等一種或多種氧化物為主要成分，具有規(guī)定細(xì)度。礦物摻和料為混凝土中的重要組分，在混凝土中發(fā)揮火山灰活性效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)，能大幅提高混凝土的工作性能、物理力學(xué)性能和耐久性能。礦物摻和料有時(shí)比水泥還重要，混凝土的各種特殊性能通過各種摻和料賦予改性。

1 粉煤灰

與粉煤灰質(zhì)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》等。以上述規(guī)范為依據(jù)，研究與粉煤灰相關(guān)的技術(shù)要求。混凝土中的粉煤灰根據(jù)技術(shù)要求分為I級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)。

粉煤灰的細(xì)度與其火山灰效應(yīng)有直接關(guān)系。粉煤灰有利于活性的提高，有利于發(fā)揮填充效應(yīng)，能提高混凝土的工作性和強(qiáng)度。燒失量主要反映粉煤灰中未燃盡碳的含量。未燃盡碳有害，含碳量越高，燒失量越大，而混凝土的需水量就越高，這能造成混凝土水膠比增加或減水劑摻量的提高，同時(shí)粉煤灰燒失量也會(huì)影響混凝土拌和物中的含氣量。需水量比會(huì)影響混凝土拌和物中減水劑摻量、需水量等特性。影響需水量比的因素除燒失量和細(xì)度外，還有微珠含量、形狀等因素。規(guī)定含水量主要是為防止其活性降低，如C類粉煤灰自身具有水硬性。與水泥一樣，限制三氧化硫和游離氧化鈣含量是體積安定性需要，安定性不良，應(yīng)用于混凝土中會(huì)發(fā)生質(zhì)量隱患。C類粉煤灰中可能含有不少的游離氧化鈣，不僅要對(duì)其含量進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)增加物理性能檢驗(yàn)，以嚴(yán)格控制其質(zhì)量。限定堿含量是為了抑制堿集料反應(yīng)的出現(xiàn)。放射性是人體安全的需要。均勻性是粉煤灰產(chǎn)品穩(wěn)定性的控制。

粉煤灰在使用過程中必須注意以下問題：粉煤灰雖然能改善混凝士拌和物的工作性，如果坍落度太大，粉煤灰顆粒易上浮而出現(xiàn)泌漿現(xiàn)象；在保持相同水膠比時(shí)，配制的混凝土早期強(qiáng)度較低，大摻量在較低氣溫下凝結(jié)緩慢；硬化混凝土早期孔隙率大，碳化問題突出；粉煤灰對(duì)水敏感，在無保濕的環(huán)境下，內(nèi)部黏度增多，阻礙拌和物泌水而導(dǎo)致塑性開裂。

粉煤灰應(yīng)用時(shí)必須注意采取以下技術(shù)措施：第一，控制拌合物坍落度盡可能低。第二，施工時(shí)不可過多振搗，以避免粉煤灰顆粒上浮造成浮漿層太厚。第三，降低水膠比，保證大摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。第四，有效養(yǎng)護(hù)及足夠的濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2 礦渣粉

目前，與礦渣粉質(zhì)量有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》、《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》等。

本研究以《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》為準(zhǔn)，研究與礦渣粉相關(guān)的技術(shù)要求。

礦渣粉按其技術(shù)要求可分為5105級(jí)、595級(jí)和575級(jí)三個(gè)級(jí)別。

礦渣粉的密度具有自身特性，為保證?；郀t礦渣的純度，防止摻入其他物料而可能造成其性能變化，對(duì)密度提出要求。礦渣粉的比表面積與其活性直接相關(guān)，細(xì)磨有利于其活性的提高，也利于其填充效應(yīng)的發(fā)揮，可提高混凝土強(qiáng)度。礦渣粉的活性指數(shù)是其活性大小的直觀反映，而流動(dòng)度是為滿足混凝土工作性的需要。規(guī)定含水率主要是為防止其水化活性受到影響。與水泥一樣，限制三氧化硫含量是出于安定性的需要。規(guī)定氯離子限量是防止混凝土中鋼筋出現(xiàn)銹蝕。燒失量可顯示礦渣粉可能混有其他組分，如人為加入過多的石灰石粉，會(huì)使燒失量偏大，降低其水化活性。與粉煤灰一樣，放射性是人身安全的考慮。

礦渣粉具有以下特點(diǎn)：第一，礦渣粉具有潛在的水硬性，單獨(dú)加水可緩慢水化硬化，化學(xué)活性較高。第二，礦渣粉也不宜粉磨得太粗，不然會(huì)使拌和物黏聚性下降，發(fā)生離析和泌水。在使用中必須控制其細(xì)度，適當(dāng)加大其摻量。第三，在混凝土初始坍落度相同的條件下，可減少用水量。第四，與不摻礦渣粉的混凝土相比，摻加礦渣粉后混凝土有一定的緩凝效果。第五，摻礦渣粉的混凝土必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以充分發(fā)揮性能優(yōu)勢(shì)。

3 石灰石粉

目前，與石灰石粉質(zhì)量有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《石灰石粉混凝土》、《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等。以《石灰石粉混凝土》為準(zhǔn)，研究與石灰石粉相關(guān)的技術(shù)要求。

用于磨制石灰石粉的石灰石必須具有相當(dāng)純度，主要是通過控制碳酸鈣含量進(jìn)行控制，保證純凈的石灰石粉。規(guī)定石灰石粉的細(xì)度是出于其填充效應(yīng)的考慮，有利于混凝土性能的改善?；钚灾笖?shù)不是石灰石粉本質(zhì)特性的技術(shù)指標(biāo)，也不是認(rèn)為它有明顯的活性，而是質(zhì)量控制的需要。流動(dòng)比是衡量石灰石粉在混凝土中應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)，此指標(biāo)越高，表明石灰石粉的減水效應(yīng)越明顯，對(duì)改善混凝土工作性十分有利。

石灰石粉在使用過程中必須注意以下問題：石灰石粉是以生產(chǎn)石灰石碎石制砂時(shí)出現(xiàn)的細(xì)粒和石屑為原料，通過粉磨產(chǎn)生細(xì)粉，摻入混凝土中具有較好地減水和填充作用，能提高混凝土的早期抗裂能力。

研究表明，石灰石粉不完全是一種惰性摻和料，石灰石粉中的碳酸鈣后期參與水泥的水化反應(yīng)，與水泥的水化產(chǎn)物作用生成三碳水化鋁酸鈣和單碳水化鋁酸鈣。石灰石粉在混凝土中是填充效應(yīng)、活性效應(yīng)和加速效應(yīng)。石灰石粉的填充能使水泥機(jī)體更為密實(shí)。石灰石粉的活性效應(yīng)來源于其參與水泥的水化反應(yīng)，雖然這種作用微弱。石灰石粉的加速效應(yīng)是其細(xì)小顆?？沙蔀槌珊藞?chǎng)所，加速了水泥的水化，這種作用在早期是顯著的。石灰石粉中致密且細(xì)小的碳酸鈣顆粒在具有減水作用的同時(shí)，可降低漿體黏度，這是由其化學(xué)組成和表面性質(zhì)決定的。碳酸鈣的表面能低，有利于顆粒填充和分散。

摻石灰石粉的混凝土在寒冷氣候下受硫酸鹽侵蝕，生成硅灰石膏而破壞，在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于含硫酸鹽的腐蝕條件中，在有水存在和低溫環(huán)境環(huán)境下，會(huì)生成無膠凝性的硅灰石膏，造成混凝土軟化。在低水膠比時(shí)沒有破壞現(xiàn)象。由于石灰石粉基本屬于惰性礦物摻和料，摻用石灰石的混凝土必須采用硅酸鹽水泥，盡可能考慮與其他摻和料復(fù)合使用。在摻加較多的石灰石粉后，會(huì)明顯影響混凝土的耐久性能和長(zhǎng)期性能，比如抗凍性能和收縮性能等。以普通硅酸鹽水泥為準(zhǔn)，石灰石粉摻量不宜超過20%。使用過程中必須考慮石灰石粉的均勻性和穩(wěn)定性，防止使用摻加其他石粉或含土較多的石灰石粉，通過檢驗(yàn)碳酸鈣含量控制其他石粉的混入，檢驗(yàn)MB值控制土的含量。

4 復(fù)合摻和料

復(fù)合摻和料是把兩種及以上的礦物摻和料按一定比例復(fù)合后的粉體材料。目前，與復(fù)合摻和料質(zhì)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《混凝土用復(fù)合摻臺(tái)料》等。以《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》為準(zhǔn)，研究與復(fù)合摻和料的技術(shù)要求。

在礦物原料組成和比例相同時(shí)，比表面積越大，復(fù)合摻和料越細(xì)，活性越高。按復(fù)合使用的礦物原料不同，能用比表面積指標(biāo)控制細(xì)度。在使用粉煤灰配制復(fù)合摻和料時(shí)，必須增如篩余指標(biāo)控制細(xì)度?；钚灾笖?shù)是復(fù)合摻和料的重要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)混凝土強(qiáng)度有影響。流動(dòng)比間接反映了復(fù)合摻和料用水量指標(biāo)。規(guī)定含水量是為防止其活性受影響。三氧化硫含量過多，可能影響混凝土體積穩(wěn)定性，限制氧離子含量是出于避免鋼筋銹蝕的需要。控制燒失量指標(biāo)是為防止添加含碳量大或需水量大的劣質(zhì)材料，有利混凝土性能的提升。放射性是出于人體健康的需要。