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矿渣粉与粉煤灰的特点和区别
浏览: 发布日期:2019-08-29

一、辅助性胶凝材料

现代混凝土的组分中通常都掺有辅助性胶凝材料(SCM)。这些材料通常都是其它工业生产过程中产生的副产品或者天然材料。其中,有一部分材料需要进行深加工处理才能适合用于混凝土。这些材料中有些本身就具有胶凝特性;另外,还有部分材料本身不具有胶凝特性,我们称之为火山灰材料。

二、矿渣粉与粉煤灰的化学组分以及成分稳定性

矿渣粉和粉煤灰是混凝土行业应用最广泛的两种辅助性胶凝材料。现如今,大多数混凝土的生产过程中都掺加了其中一种或两种材料。正因如此,它们的性能也被混凝土技术人员频繁进行相互比较,以此寻求最佳的混凝土配比。

虽然,这些材料在化学组分上存在相似性,但它们对混凝土性能的影响仍然存在较大差异。这种差异主要是基于每种材料组分中氧化物的比例不同(表1)。

表1不同胶凝材料中的主要氧化物组成

图1 不同胶凝材料中的氧化物三元相图

如图1三元相图所示,矿渣粉的化学成分相比于粉煤灰更接近硅酸盐水泥。这也是矿渣粉之所以能大掺量应用于混凝土中的原因之一。矿渣粉和粉煤灰都可以部分取代硅酸盐水泥应用于混凝土中。在普通混凝土中,矿渣粉的掺量可以高达50%(在一些特殊应用中,比如大体积混凝土,矿渣粉的掺量可以达到80%)。而粉煤灰的掺量通常控制在20%~30%之间。

矿渣粉是炼铁过程中产生的一种副产品,整个工艺受到严格控制,所以即使原材料来源有所波动,其化学组分仍能保持相对稳定。而粉煤灰是燃煤电厂煤粉燃烧后产生的副产品,原材料的差异则会直接导致粉煤灰化学成分的波动。

三、矿渣粉与粉煤灰对混凝土性能影响的异同

与粉煤灰相比,矿渣粉的化学组分波动更小。因此,掺矿渣粉混凝土的质量稳定性要比掺粉煤灰混凝土的质量稳定性更优。

1、两者对塑性混凝土性能的影响

1)减水性:使用这两种材料均会减少混凝土达到指定流动性能所需的用水量。矿渣粉之所以具有减水作用是因为它可以影响到浆体特性及其吸附性能。(微神新材:矿渣粉的颗粒级配合理,掺量合适的情况具有一定的减水作用。这是因为矿渣粉的微观形状为不规则的玻璃体,对水的吸附性相比硅酸盐水泥更小,表现出一定的减水性。)而对于粉煤灰来说,则主要是因为其具有较好的形态效应及尺寸效应(微神新材:粉煤灰的形态为球状玻璃微珠,起到滚珠轴承的作用,从而表现出一定的减水性)。因此,这就使得这两种材料对于混凝土拌合物具有一定程度的减水作用。

2)含气量:有多种不同因素会影响到混凝土的含气量。粉煤灰中碳含量的差异是导致混凝土含气量波动的一个主要因素。矿渣粉中不含碳,所以不会影响混凝土含气量的稳定性。

3)凝结时间:混凝土中的掺入矿渣粉和粉煤灰均会影响到混凝土的初凝时间。掺矿渣粉混凝土的凝结时间比掺粉煤灰混凝土的凝结时间更短(图2)。

图2 矿渣粉及粉煤灰对初凝时间的影响

4)可泵性及收光性:矿渣粉和粉煤灰掺入到混凝土中相当于向混凝土空隙中填充细小颗粒,故能大幅改善混凝土的可泵性及其收光性。

2、两者对混凝土硬化性能的影响

1)强度:掺矿渣粉和C级粉煤灰的混凝土的28天强度比掺F级粉煤灰的水泥混凝土更高。

2)渗透性:在正常规定掺量下,按照ASTM 1206(快速氯离子渗透测试法)标准进行测试,掺矿渣粉混凝土相比于掺F级或C级粉煤灰配制的混凝土具有更低的渗透性。

3)硫酸盐侵蚀及碱骨料反应:掺矿渣粉和F级粉煤灰可以保护混凝土不受硫酸盐侵蚀及碱骨料反应的破坏。而C级粉煤灰则可能不具备这种能力。

4)颜色:掺矿渣粉混凝土相比于硅酸盐水泥混凝土具有更浅的颜色及更高的反射率。而C级粉煤灰和F级粉煤灰则会分别使混凝土呈现浅黄色或者深灰色。

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