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掺合料复配和激发剂改性对水泥基材料性能的影响

更新时间:2009-03-28

1 前言

矿物掺合料作为水泥基材料必不可少的组分之一,已经越来越受到重视,但由于其不可再生性,而优质资源能源消耗与日俱增,不利于混凝土行业的可持续发展。目前解决这一问题的办法是开发新型矿物掺合料,而不是局限于粉煤灰、矿渣粉等传统掺合料。尽管粉煤灰和矿粉对提高混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能都有利,但粉煤灰和矿粉也是不可再生资源,加上部分地区资源分布极不均匀、原材料短缺严重、产品质量参差不齐等问题,不得不使用新型矿物掺合料,如石灰石粉、钢渣粉和天然火山灰粉等[1]

冲突发生后,一师校长经亨颐坚定地支持公民团的正义举动,直到省议会最后被迫取消这个自己给自己加薪的“议案”为止。姜丹书说,“一般民众敢怒而不敢言,此时一师多数学生联合他校同志,赴会旁听,意在临视,难免冲突,卒以打销,人心大快。其影响及于江苏省议会潜泯此议。……是役也,茶肆清谈,称为‘第一师范打省议会’。”在这次运动中,魏金枝是积极的参与者。

将石灰石粉、钢渣粉和天然火山灰粉等取代一定量的水泥不仅对胶凝材料体系的性质产生影响,还可以改变胶凝材料体系的孔结构及密实度。由于矿物之间的物理性能及化学活性的差异,相应对胶凝材料体系的影响也不同。不同成分、不同含量的矿物掺合料如果以合适的比例复掺时,不仅能发挥各自的优势,还能够产生性质上的互补,具有一定程度的超叠加效应,获得较单掺情况下更好的性能[2-3]

因此,本文研究石灰石粉、钢渣粉和天然火山灰粉复掺时的合适比例及性能,改变矿物掺合料在胶凝体系中的比例;通过复掺技术和化学激发改性,对复合胶凝材料体系的工作性能和力学性能等方面的影响进行探讨研究,为制备高性能水泥基材料提供理论依据。

2 试验材料及试验方法

2.1 试验原材料

(1)水泥

采用万年青P·O42.5普通硅酸盐水泥,主要性能指标见表1。

温度的持续变化户对桥梁结构变形及实际受力都造成较大影响,并且这种复杂的影响还随着温度的改变而发生变化。当量测时间不同时,所得的结构状态结构往往也有所不同。若在施工控制过程中没有注意到这一特性,则将无法得到满意的控制效果。温度发生的变化往往极其复杂,而且在现有控制条件下难以对温度变化作出预测,所以在实际的控制过程中一般无法考虑。温度荷载是对温度应力进行分析的重要前提,和其它荷载有本质上的不同,兼具结构性、时间性与空间性。

 

1 水泥主要性能指标

  

水泥品种比表面积(m2/kg)凝结时间/min初凝终凝安定性抗压强度/MPa3d28d万年青P.O42.5390160250合格30.353.3

矿渣粉的化学分析见表4。

化学激发剂主要矿物相是硫铝酸盐,其化学分析见表2。

 

2 化学激发剂化学成分

  

化学成分/%CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgONa2OK2OSO3烧失量46.278.9624.191.521.570.060.59.94.38

(3)粉煤灰

粉煤灰的化学分析见表3。

 

3 粉煤灰的化学成分(wt%)

  

名称SiO2Al2O3CaOMgOSO3Fe2O3Na2OK2OMnOLoss粉煤灰48.7323.723.081.230.9615.330.933.2805.74

采用磨细石灰石粉和磨细天然火山灰粉进行复配试验,矿物掺合料总掺量(37%)保持不变,试验配合比及结果见表10和表11。

(2)化学激发剂

 

4 矿渣的化学成分(wt%)

  

名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3f-CaOLoss矿渣粉18.253.5319.5339.726.1400.700.52

钢渣粉的化学分析见表6。

火山灰的化学分析见表5。

 

5 火山灰粉的化学成分(wt%)

  

名称CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOK2ONa2OSO3碱含量火山灰粉2.971.111.32.00.23.752.480.44.95

(6)钢渣粉

(5)火山灰

双芳(杂)环结构单元普遍存在于在各种天然产物、化学药品以及高分子材料等分子结构中[1-4].双芳芳(杂)环结构的合成方法虽然很多,但是,通过直接催化活化惰性芳(杂)环的C—H键而实现官能团化是一条的新型、高效而快捷的途径.与传统的过渡金属催化的相比,该方法具有诸多优点,比如,反应过程中无需制备稳定性较差的有机金属试剂中间体,较少了合成步骤,因而大大简化了合成路线,减少了原材料的利用,减少了废物的排放,极大地提高了有机合成的效率,是一种真正意义上的直线合成 [5-8](如图1所示).

 

6 磨细钢渣粉的化学成分(wt%)

  

名称CaOSiO2Fe2O3Al2O3MgOP2O5SO3f-CaO钢渣粉41.610.818.54.96.41.90.33.4

(7)石灰石粉

石灰石粉的化学分析见表7。

 

7 石灰石粉的化学成分(wt%)

  

名称CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOK2ONa2OSO3碱含量石灰石粉51.10.91.40.23.00.190.110.20.24

从表12可知,当石灰石粉和矿粉分别等质量替代20%和31%的普通硅酸盐水泥时,随着硫铝酸盐激发剂掺量的提高,其7d和28d强度均呈现先增大后减小的趋势,28d的强度增长幅度比7d的大,但56d的强度呈现一直递增的规律,且随着硫铝酸盐激发剂掺量的提高,不同龄期的胶砂强度均高于基准组。

应用场景压缩和计及电压调节策略的光伏接入规划//杨书强,郭力,刘娇扬,赵宗政,潘静,荣秀婷//(15):31

粗骨料:5~25mm连续级配碎石;河砂:中砂,细度模数2.6,堆积密度1560kg/m3,表观密度1600kg/m3;外加剂:聚羧酸系缓凝高效减水剂,含固量为6.3%,减水率22%。

2.2 试验方法

(1)混凝土工作性试验

按照(GB/T 50080-2016)《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中规定的方法进行。测试新拌混凝土工作性能。

(2)混凝土力学性能试验

按照(GB/T 50081-2002)《普通混凝土力学性能试验方法标准》中规定的方法进行。试验采用尺寸为150mm×150mm×150mm的试件,测试其28d抗压强度。

3 试验结果及分析

3.1 石灰石粉与钢渣粉复配试验研究

采用磨细石灰石粉和磨细钢渣粉进行复配试验,矿物掺合料总掺量(37%)保持不变,试验配合比及结果见表8和表9。

 

8 双掺石灰石粉和钢渣粉试验配合比

  

编号水泥种类水泥/g石灰石粉/g钢渣粉/g砂/g水/g减水剂/gA1A2A3A4万年青22060708541636.322070608541636.322080508541636.322090408541636.3B1B2B3B4红狮22060708541636.322070608541636.322080508541636.322090408541636.3C1C2C3C4海螺22060708541636.322070608541636.322080508541636.322090408541636.3

 

9 双掺石灰石粉和钢渣粉试验结果

  

编号扩展度/mm1h扩展度/mm抗压强度/MPa7d28dA133525025.635.3A234025025.435.9A336525524.236.0A437024525.236.7B135525522.433.5B236026523.834.2B336524524.035.7B437024523.334.4C135525521.232.7C235525523.533.5C336024524.736.0C436523023.034.4

从表9的试验结果来看,不同品种水泥与石灰石粉、钢渣粉复合矿物掺合料组成的胶凝材料体系工作性和强度相差不大,砂浆1h扩展度损失在90mm~135mm范围内,胶砂试件28d抗压强度在32MPa~37MPa范围内,但就石灰石粉与钢渣粉复配比例对强度影响而言,石灰石粉与钢渣粉以8∶5比例复合时强度较高。但石灰石粉、钢渣粉复合矿物掺合料对强度的贡献还达不到粉煤灰、矿粉复合矿物掺合料对强度的贡献,需要采取一定的技术手段对其进行改性。

3.2 石灰石粉与天然火山灰粉复配试验研究

(4)矿渣粉

1.2.3 静脉血栓诊断标准[2]于静脉管腔内探及血栓回声;加压探头检查,静脉管腔不能受压变形;静脉管腔内记录不到血流频谱或Valsalva实验血流不随呼吸变化;无彩色血流信号或出现充盈缺损。急性血栓(数小时~2周)特征:血栓呈低回声或无回声,回声均匀,絮状;静脉管腔增宽,管壁清晰。慢性血栓(>2周)特征:血栓呈强回声或强弱不均回声;静脉管腔增宽,管壁不规则。血栓前倾向:血管管腔增宽,超过伴行动脉2倍以上,内见低或云雾状回声,有时缓慢流动,血管管腔可被压瘪。

 

10 双掺石灰石粉和天然火山灰粉试验配合比

  

编号水泥种类水泥/g石灰石粉/g火山灰粉/g砂/g水/g减水剂/gD1D2D3D4万年青22060708541635.922070608541635.922080508541635.922090408541635.9E1E2E3E4红狮22060708541635.922070608541635.922080508541635.922090408541635.9F1F2F3F4海螺22060708541635.922070608541635.922080508541635.922090408541635.9

 

11 双掺石灰石粉和天然火山灰粉试验结果

  

编号扩展度/mm1h扩展度/mm抗压强度/MPa7d28dD133529023.634.7D234030023.434.6D336531522.233.8D436030523.234.1E135528523.434.4E236029521.831.2E336530522.033.7E435529521.331.4F135530522.234.1F235531520.530.5F336032520.731.0F436032021.033.4

由表11的试验结果可以看出,不同品种水泥与石灰石粉、天然火山灰粉复合矿物掺合料组成的胶凝材料体系工作性和强度相差不大,砂浆1h扩展度损失在35mm~70mm范围内,该复合胶凝材料体系扩展度损失要小于石灰石粉、钢渣粉复合胶凝材料体系;另外,石灰石粉、天然火山灰粉复合胶凝材料体系28d抗压强度在30MPa~35MPa范围内,低于石灰石粉、钢渣粉复合胶凝材料体系。石灰石粉和天然火山灰粉复配比例为6∶7时,强度相对较高,但也达不到粉煤灰、矿粉复合时对强度的贡献,需要采取一定的技术手段对其进行改性。

3.3 硫铝酸盐激发剂对大掺量矿物掺合料胶凝材料体系的改性激发

研究硫铝酸盐激发剂对大掺量矿物掺合料复合胶凝材料体系的激发效果,保持胶凝材料总量不变,提高矿物掺合料掺量(50%以上),相应地降低水泥用量,适当提高激发剂掺量,测试胶砂试件的7d、28d和56d强度,试验配合比和试验结果见表12。

关于曲折感,胡塞尔在现象学开创之初,就为其打上了曲折感的底色,如其描述人类内时间意识流,在当下中,关于过去的余觉、关于未来的初感,相互交叠,极有“回旋感”,这个回旋感,就是其思想“曲折感”的一种典型表现。可以说,无论胡塞尔关于意识的思想㉝,还是海德格尔关于存在与真理的道说,还是梅洛-庞蒂对身体、性感的体察,现象学都充分显明了其思想之“曲折感”的特点,而与追求方正与严明的西方传统哲学,断开了遥遥距离。

 

12 激发剂对普通硅酸盐水泥矿粉和石灰石粉体系的改性激发

  

激发剂掺量/%水泥/g粉煤灰/g矿粉/g石灰石粉/g砂/g水/g外加剂/%激发剂/g抗压强度/MPa7d28d56d03107070013501591.60033.450.155.7420201409013501501.601835.055.357.3619301409013501501.602736.955.458.7818401409013501501.603637.158.760.01017501409013501501.604536.658.564.7813401909013501501.603633.555.959.21010002259013501501.604533.454.451.78134017011013501501.603633.157.653.710105017013013501501.604532.351.545.8

(8)其他原材料性能指标:

利用稻草秸秆为主料的内置式反应堆技术能有效的提高棚内温度、地温和二氧化碳浓度,从而加快植株的生长发育,提高作物品质,亩产量提高10%以上,是设施农业生产值得推广应用的一项好技术。

另外,持续提高矿粉的掺量,当矿粉的掺量达到42%甚至50%时,掺入8%或10%的激发剂,其早期7d强度与基准组相当,但后期28d强度则显著的高于基准组,这可能是因为,矿粉的活性较大,激发剂对其起到一定的激发效果。

同时,对比配合比4与配合比6,以及配合比5与配合比7,可知,在硫铝酸盐激发剂和石灰石粉掺量固定的情况下,用矿粉等质量的替代水泥,提高矿粉的掺量,降低水泥的用量,水泥胶砂强度有一定程度的下降,由此可知,矿粉存在合适的掺量,过多的矿粉会导致水泥胶砂强度的降低。此外,当矿粉掺量为38%时,石灰石粉掺量超过20%,提高到25%甚至30%左右时,掺入10%的硫铝酸盐激发剂效果不明显,水泥胶砂强度低于基准组。

很多市政工程属于城市公共基础建设工程,主要由地方政府进行投资,而地方政府在市政工程建设的过程中,扮演着非常重要的角色,属于决策者的地位,地方政府还是整个项目的监督单位和经营单位,这就造成在项目实施的过程中产生的行政性垄断,因为出现垄断等问题,就会造成缺乏竞争等现象导致项目负责人产生懒惰、骄傲等情绪,在控制造价方面也比较随意,比较松懈,导致市政工程造价无法得到合理的控制。

综上可见,硫铝酸盐激发剂对石灰石粉与矿粉复合矿物掺合料存在一定激发的效果,尽管石灰石粉的水化活性较小,当石灰石粉掺量超过20%时,则硫铝酸盐激发剂对整个体系的激发效果不好,水泥胶砂强度将低于基准组。但掺适量石灰石粉对提高胶砂试件早期强度较为明显,而适当提高矿粉掺量则有利于胶砂试件后期强度发展。

4 结论

(1)石灰石粉和天然火山灰粉比表面积对工作性和强度的影响规律有所不同。石灰石粉与搅拌站生产用外加剂适应性良好,提高石灰石粉粉磨太细会增大砂浆1h扩展度损失,但对早期强度有利,这种早强作用随着石灰石粉比表面积的提高而越来越显著。而天然火山灰粉粉磨太细,砂浆扩展度下降的趋势越显著,但有利于强度增长。

庐山西海山地森林资源丰富,动植物种类繁多,并且由于森林覆盖面积高,整个景区内含氧量较高,有利于游客身体健康。庐山西海还以小岛众多著称,湖水面积大约在300多平方公里,湖内小岛众多并且形态各异,大约有2500多个岛屿,岛屿分布有稀有密,错落有致。岛上的植被也十分丰富,湖中鱼类繁多,并且这里还有以水中“大熊猫”著称的桃花水母。这里地热资源也十分丰富,为温泉开发提供了良好的环境,使其在养生旅游开发具有不可复制和不可替代性。该景区佛教文化底蕴深厚,是佛教禅宗曹洞宗发祥地,为佛教文化养生旅游产品的开发提供了基础。

(2)与粉煤灰和矿粉复合矿物掺合料相比,石灰石粉与钢渣粉按61.5%:38.5%比例复合时,强度与基准组相当;石灰石粉与天然火山灰粉按一定比例复掺等量替代粉煤灰和矿粉时,强度有所下降,需要采取一定的技术手段对其进行改性。

(3)激发剂对石灰石粉与矿粉复配的复合微粉(石灰石粉与矿粉比例为9∶14,即石灰石粉占39%,钢渣粉占61%)存在一定激发的效果,可大幅降低水泥用量(复合微粉比例达51%),具有一定的早强效果,且不影响后期强度的发展。尽管石灰石粉的水化活性较小,但掺适量石灰石粉对提高胶砂试件早期强度较为明显,而适当提高矿粉掺量则有利于胶砂试件后期强度发展。

参考文献

[1]徐辉,李克亮,黄国泓.多种矿物掺合料复合胶凝材料的密实性及性能研究[J].山东建材,2005(3):49-52.

[2]勾成福.水泥-石灰石粉-矿粉复合胶凝体系收缩性能研究[D].中南大学硕士论文,2011.

[3]周永祥,王永海,王思娅,等.石灰石粉的特性及对混凝土性能的影响[J].施工技术,2014(9):23-27.

 
曾春明,曾智科,修杨,章晨
《江西建材》 2018年第05期
《江西建材》2018年第05期文献

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