建筑混凝土材料矿物掺和料的质量探讨

建筑混凝土材料矿物掺和料的质量探讨

王在华

济南东铁轨道交通建材有限公司 山东济南 250000

摘要：目前，经济在快速发展，社会在不断进步，综合国力显著加强，矿物掺和料是以硅、铅、钙等一种或多种氧化物为主要成分，具有规定细度。矿物掺和料为混凝土中的重要组分，在混凝土中发挥火山灰活性效应、形态效应、微集料效应，能大幅提高混凝土的工作性能、物理力学性能和耐久性能。矿物掺和料有时比水泥还重要，混凝土的各种特殊性能通过各种掺和料赋予改性。

关键词：建筑混凝土;矿物掺和料;质量要求

引言

再生混凝土中的骨料是由建(构)筑废物中的混凝土、砂浆、石材、砖瓦等经破碎、筛分、清洗等加工处理而得来的，将再生骨料应用于混凝土中应用于建筑结构工程中，不仅有利于人类生存环境的良性发展，在建筑废弃物资源化再利用方面具有特殊的重要意义，并且可以有效缓解砂石短缺问题，达到节能减排，保护生态环境，资源循环利用的目的。近年，国内外关于再生混凝土的性能和矿物掺合料对再生混凝土的性能影响作了许多初步研究。掺加硅灰、粉煤灰、钢纤维、聚丙烯纤维等对再生混凝土进行了不同处理方法的改性，研究其抗氯离子渗透性能。结果表明，当粉煤灰和硅灰以一定比例掺加在再生混凝土中时，其抗压强度有一定程度的提高;在掺入粉煤灰的同时，加入0.1%以下的钢纤维或聚丙烯纤维对再生混凝土改性，其抗氯离子渗透性能有较大提高。测试了粉煤灰、硅灰和矿渣、石屑、石粉等掺和料对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响，试验表明:掺加矿物掺和料可以明显改善再生混凝土的抗氯离子渗透性，粉煤灰和硅灰复掺入再生混凝土中，可以发挥其火山灰活性改善混凝土的性能;掺量小于5%的石粉可以提高再生混凝土的抗氯离子渗透性，但是过量的石屑会降低其渗透性能。基于以上研究，本文选择粉煤灰和矿粉作为掺和料，研究单掺和复掺情况下，再生混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响规律，为其进一步应用提供理论基础。

1粉煤灰对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性的影响

研究表明，再生混凝土的抗压强度远低于天然粗骨料的普通混凝土的抗压强度。由图1a可以看出，早期随粉煤灰掺量增加，再生混凝土的强度降低;当掺量超过10%后，随掺量增加，再生混凝土的抗压强度增大;28d抗压强度和7d抗压强度随粉煤灰掺量增加变化一致，在掺量为20%时抗压强度高于基准组。粉煤灰由于火山灰活性效应，在水泥水化产物的激发下发生二次水化反应，生成大量的水化凝胶物质，改善了混凝土的内部结构，提高其强度。在加入粉煤灰后，其比表面积较小，需水量大，掺量较低时，水泥并不能水化完全，加之再生骨料具有多孔粗糙、吸水率高等特点，使再生混凝土的抗压强度降低，故粉煤灰掺加到再生混凝土中对混凝土强度提高的优势并没有完全发挥出来。当粉煤灰掺量为5%时，再生混凝土的氯离子扩散系数较基准混凝土相比显著增大;随粉煤灰掺量增大，氯离子扩散系数显著降低，说明粉煤灰可提高再生混凝土的抗氯离子渗透性能。这是由于粉煤灰的火山灰活性效应，粉煤灰中含有的活性成分Al2O3和SiO2，能够和水泥水化产物中的碱性产物氢氧化钙发生二次水化反应，生成大量的水化铝酸盐，一方面减少过渡区氢氧化钙的含量，改善过渡区的性能;另一方面提高混凝土对氯离子的结合能力。同时，粉煤灰的填充效应可减少水泥水化硬化后的孔隙率，改善混凝土的微观结构，提高再生混凝土的抗氯离子渗透性能。

2矿渣粉

目前，与矿渣粉质量有关的标准有《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》、《矿物掺和料应用技术规范》、《高强高性能混凝土用矿物外加剂》等。本研究以《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》为准，研究与矿渣粉相关的技术要求。矿渣粉按其技术要求可分为5105级、595级和575级三个级别。矿渣粉的密度具有自身特性，为保证粒化高炉矿渣的纯度，防止掺入其他物料而可能造成其性能变化，对密度提出要求。矿渣粉的比表面积与其活性直接相关，细磨有利于其活性的提高，也利于其填充效应的发挥，可提高混凝土强度。矿渣粉的活性指数是其活性大小的直观反映，而流动度是为满足混凝土工作性的需要。规定含水率主要是为防止其水化活性受到影响。与水泥一样，限制三氧化硫含量是出于安定性的需要。规定氯离子限量是防止混凝土中钢筋出现锈蚀。烧失量可显示矿渣粉可能混有其他组分，如人为加入过多的石灰石粉，会使烧失量偏大，降低其水化活性。与粉煤灰一样，放射性是人身安全的考虑。矿渣粉具有以下特点:第一，矿渣粉具有潜在的水硬性，单独加水可缓慢水化硬化，化学活性较高。第二，矿渣粉也不宜粉磨得太粗，不然会使拌和物黏聚性下降，发生离析和泌水。在使用中必须控制其细度，适当加大其掺量。第三，在混凝土初始坍落度相同的条件下，可减少用水量。第四，与不掺矿渣粉的混凝土相比，掺加矿渣粉后混凝土有一定的缓凝效果。第五，掺矿渣粉的混凝土必须加强养护，以充分发挥性能优势。

3提高界面过渡区性能

硬化的混凝土由水泥浆体、界面过渡区和集料三个重要环节组成。混凝土的性质取决于上述三个环节各自的性质及其相互间的关系和整体的均匀性。三个环节都很重要，但其中界面过渡区是将性质完全不同的水泥浆体和集料这两种材料联成一个整体的最重要的环节。普通混凝土的劣化或破坏往往出现在水泥石和集料的界面处，因此，界面过渡区的性质对混凝土的性质起着决定性的作用。界面过渡区的性质受水泥浆体和集料性质的支配，其中水泥浆体起主导作用。对于一般采用普通集料配制的混凝土来说，由于集料的性能变化不是很大，水泥浆体的性能则起绝对作用。界面过渡区的结构和性质与水泥石本体差别较大，过渡区是由于水泥浆体中的水在向集料表面迁移的方向形成水灰比的梯度而产生的。从集料表面向水泥石本体，水灰比逐渐减小，直到达到水泥石本体的水灰比；由于水灰比的差别，离集料表面越近，结晶体水化物越容易生成，而且尺寸越大；六方薄片结晶的CH以层状平行于集料表面取向生长。其取向程度随着离集料表面距离的增加而下降。水泥石和集料的弹性模量不同，当温度、湿度发生变化时，水泥石和集料变形不一致，致使在界面处形成细微的裂缝；另外，在混凝土硬化前，水泥浆体中的水分向亲水的集料表面迁移，在集料表面形成一层水膜，从而在硬化的混凝土中留下细小的缝隙；此外，浆体泌水也会在集料下表面形成水囊，结合CH在集料表面的择优取向等使得界面过渡区成为混凝土中最薄弱的环节。混凝土在承受荷载作用以前，界面处就充满微裂缝；受荷载作用以后，随着应力的增长，这些微裂缝不断扩展并伸向水泥石；水泥石中微裂缝的开展，最终将导致水泥石的断裂；混凝土在有侵蚀溶液或者其他环境下，侵蚀介质会通过界面过渡区的微裂缝或因相对较大水灰比引起的较多孔隙侵入混凝土内部，界面过渡区从而成为侵蚀介质进入混凝土内部的便捷通道。

结语

（1）当掺和料体系确定时，随着胶凝材料用量的增加，混凝土的抗氯离子渗透能力也逐步增强。（2）不同掺和料体系的混凝土的抗氯离子渗透能力关系为：掺S95级矿粉体系时，抗氯离子渗透性最强，其次是基准混凝土，然后是复掺矿粉和粉煤灰体系，最后是掺粉煤灰体系。

参考文献

［1］马保国，李永鑫.绿色高性能混凝土与矿物掺和料的研究进展［J］．武汉工业大学学报，1999，(05):56－57.

［2］吴敏，施惠生.矿物质掺和料对混凝土性能的影响［J］．新型建筑材料，2007，(05):109－110.