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      試析石灰石礦粉在水泥混凝土中的應(yīng)用

      2021-02-24 06:10:14沈家萬
      建材發(fā)展導(dǎo)向 2021年1期
      關(guān)鍵詞:磨粉礦粉石灰石

      沈家萬

      (蚌埠產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,安徽 蚌埠 233000)

      1 石灰石礦粉在水泥混凝土中的作用

      1.1 增強(qiáng)水泥混凝土強(qiáng)度

      水泥混凝土是指由砂石、水泥等物質(zhì)混合而成的復(fù)合材料,而石灰石礦粉是石灰石(如圖一)所示,經(jīng)過打磨處理后而形成的粉狀物。若能在水泥混凝土應(yīng)用石灰石礦粉,可對(duì)其強(qiáng)度產(chǎn)生積極影響。由于石灰石礦粉在與水泥混凝土中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后可在水泥混凝土凝結(jié)階段起到鞏固作用,促使水泥混凝土強(qiáng)度更大。以碳酸鹽水泥為例,它在與石灰石礦粉混合后會(huì)形成碳鋁酸鈣物質(zhì),經(jīng)過相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行細(xì)致分析可知:在20°環(huán)境下,此種物質(zhì)的生成量先少后多,且較為穩(wěn)定,故而導(dǎo)致水泥混凝土不易變形,可在實(shí)踐應(yīng)用中產(chǎn)生良好的結(jié)果。

      圖一 石灰石樣品圖

      1.2 改善水泥自收縮能力

      從相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可知:在石灰石礦粉摻入量有所增加時(shí),其產(chǎn)生的收縮效果更加顯著,并分別在10%摻入量以及20%摻入量條件下,可發(fā)現(xiàn),后者基本上可將水泥混凝土的收縮率下調(diào)50%。由于石灰石礦粉較為細(xì)膩,且無需過多水量與之反應(yīng)。在這種情況下,將有助于水泥混凝土形成良好的干燥環(huán)境,最終產(chǎn)生自收縮能力。長(zhǎng)此以往,石灰石礦粉的應(yīng)用可為水泥混凝土的性能起到強(qiáng)化作用,進(jìn)而保障水泥混凝土無論作為裝飾材料還是主體建筑材料,都能擁有較高品質(zhì)。據(jù)此,石灰石礦粉在水泥混凝土中有著顯著的應(yīng)用價(jià)值。

      1.3 優(yōu)化混凝土和易性

      將石灰石礦粉應(yīng)用于水泥混凝土中,還可對(duì)其和易性加以優(yōu)化,若所摻入的礦粉數(shù)量適中,可對(duì)和易性產(chǎn)生促進(jìn)作用,反之會(huì)加劇水泥混凝土下沉程度,使其不易凝結(jié),甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)松散,最終不適合應(yīng)用于工程建設(shè)中。同時(shí),還應(yīng)注重石灰石礦粉的比表面積,若比表面積數(shù)值較小,可增加水泥混凝土緊實(shí)度。所以,需考慮到石灰石礦粉的具體摻入量確定應(yīng)用方法。

      2 石灰石礦粉在水泥混凝土中的應(yīng)用要點(diǎn)

      2.1 合理選擇原材料

      根據(jù)石灰石覆蓋范圍可知:對(duì)于富含石灰石物質(zhì)的石灰?guī)r資源現(xiàn)今占據(jù)中總巖石資源的25%到33.3%之間,而從2015年發(fā)布的灰?guī)r開采量可知,在1282.3億t開采量中,照比往年縮減了25.6%,這表明石灰石原材料資源有限,在將其應(yīng)用于水泥混凝土中,應(yīng)做好資源控制工作。而從目前石灰石廣泛分布的城市中,除上海、西藏等地分布廣泛。要想研究石灰石礦粉在水泥混凝土中的實(shí)踐效果,應(yīng)從中選擇適合的原材料開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),以此驗(yàn)證石灰石礦粉對(duì)水泥混凝土性能等方面是否具備積極影響。在選擇原材料時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)石灰石礦粉中使用的石灰石原料水化能力予以檢測(cè),必要時(shí)可借助激發(fā)劑,促使石灰石礦粉在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生適量的水化物,保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。從相關(guān)調(diào)查結(jié)果中可知:在石灰石含量達(dá)到0.3%-0.8%時(shí),將形成較強(qiáng)的水化作用。另外,還應(yīng)保證石灰石中富含的CaCO3成分含量高于95.2%,并且所選用的水泥混凝土中的硅酸鹽水泥應(yīng)為28d熟料性質(zhì),具備60MPa抗壓強(qiáng)度,便于提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。一般而言,經(jīng)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,可發(fā)現(xiàn)石灰石礦粉在水泥混凝土中的實(shí)踐價(jià)值,由此為后續(xù)石灰石礦粉的合理運(yùn)用提供可靠的參考依據(jù),最終為石灰石礦粉的應(yīng)用開辟新路徑。之后還需對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,并經(jīng)過專業(yè)人員的細(xì)致分析知曉石灰石礦粉的重要價(jià)值。

      2.2 注重磨粉粒度控制

      石灰石礦粉的應(yīng)用還需要注重其粒度的合理控制,在針對(duì)石灰石進(jìn)行磨粉操作時(shí),務(wù)必對(duì)其顆粒情況進(jìn)行細(xì)致檢測(cè),以免粒度過大影響實(shí)踐效果。而在上述實(shí)驗(yàn)過程中,可將石灰石粒度控制在25mm范圍內(nèi),且高于5mm,之后可將其制成粉制品。在這期間,為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度更高,可保證制備后的水泥混凝土與石灰石礦粉混合后,其粒度達(dá)到4.1km2/kg即可。同時(shí),還可將石灰石礦粉看成是自變量,避免在實(shí)驗(yàn)中誤加其它物質(zhì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大。之后在脫模階段,應(yīng)保證溫度不高于23℃且不低于17℃,待一天后對(duì)其進(jìn)行脫模,并對(duì)其性能予以檢測(cè),而且還應(yīng)做好比對(duì)工作,經(jīng)過科學(xué)對(duì)比后了解石灰石礦粉在水泥混凝土中最高效的應(yīng)用方法。

      由于水泥混凝土是土木工程中的重要材料,從2019年公布的水泥用量中可知:其總量高達(dá)23.3億t,其中混凝土達(dá)到了103190.48萬m3,而且水泥混凝土樁超出了16505.52萬m,這表明水泥混凝土的需求量較大,故而在其中應(yīng)用石灰石礦粉提升其性能很有必要。在實(shí)踐操作中,工作人員在針對(duì)石灰石進(jìn)行磨粉操作時(shí),還可選用優(yōu)質(zhì)的磨粉機(jī),并且還可按照粗碎、細(xì)碎、磨粉等步驟逐一調(diào)整其細(xì)度。在粗碎中,可將石灰石置于振動(dòng)給料機(jī)中,在破碎機(jī)輔助下將其制成小巖塊,并在細(xì)碎工序中依靠振動(dòng)篩、反擊式破碎設(shè)備實(shí)現(xiàn)再次降低其細(xì)度,使其成為小顆粒狀石灰石,最后進(jìn)入到磨粉環(huán)節(jié),在磨粉裝置下成功制成石灰石礦粉。因其粒度直接關(guān)聯(lián)著水泥混凝土性能的改善情況。因此,需確保石灰石礦粉粒度符合水泥混凝土應(yīng)用要求。

      2.3 明確石灰石摻量

      石灰石礦粉雖然在水泥混凝土中具備增強(qiáng)抗壓強(qiáng)度、提升穩(wěn)定性等功能,但若將其摻入到水泥混凝土?xí)r,其摻入量過多或低于最低標(biāo)準(zhǔn),都無法達(dá)到最優(yōu)化應(yīng)用效果。從以往調(diào)查結(jié)果中可知:在石灰石礦粉摻入量達(dá)到20%時(shí),在不同凝結(jié)時(shí)間下,水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度提高幅度有所差異,具體情況如(表一)所示。由此推斷石灰石礦粉在初期摻入時(shí),會(huì)對(duì)混凝土早期抗壓強(qiáng)度起到強(qiáng)化作用,并隨著時(shí)間的延長(zhǎng),抗壓強(qiáng)度的提升效果有所削弱,但依舊保持上升狀態(tài)。所以,在水泥混凝土制備期間,可適量摻入20%的石灰石礦粉。此外,在其超出20%摻入量時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度變化效果不顯著。

      通常情況下,石灰石礦粉在水泥混凝土中的摻入方式可為外摻與內(nèi)摻兩種類型。前者是將石灰石礦粉與水泥、砂石等材料混合配制,以此形成水泥混凝土,以供工程使用。后者是在原有基礎(chǔ)上運(yùn)用石灰石礦粉取代部分水泥成分,由此展現(xiàn)出石灰石礦粉的實(shí)踐價(jià)值。而經(jīng)過分析后可準(zhǔn)確了解到:在外摻量低于20%時(shí),水泥混凝土性能將有所增強(qiáng),而高于20%摻入量將有所下降。至于內(nèi)摻模式下,其性能將下降,具體如(表二)所示。結(jié)合上述研究?jī)?nèi)容推斷:石灰石礦粉摻入量應(yīng)以20%為摻入標(biāo)準(zhǔn),并按照外摻方式改善水泥混凝土性能,若高于20%,將不利于水泥混凝土體現(xiàn)出高抗壓強(qiáng)度等良好性能,尤其在超出30%摻入量時(shí),將出現(xiàn)最低峰值。此外,關(guān)于上述內(nèi)容中提到的激發(fā)劑,它的加入也能產(chǎn)生積極影響,但僅能提高水泥混凝土10%抗壓強(qiáng)度,并且在混凝土3d與28d情況下激發(fā)劑輔助效果較為薄弱,可不予以使用。

      表一 石灰石礦粉20%摻入量時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度變化值

      表二 不同摻入量與摻入方式下水泥混凝土性能變化情況

      2.4 掌握礦粉摻入規(guī)律

      石灰石礦粉屬于新材料,雖然它在油漆、橡膠以及塑料等眾多產(chǎn)品中均有重要作用,而根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知:石灰石礦粉在建材行業(yè)中的使用數(shù)量較多,尤其在水泥用料中,其使用的石灰石礦粉可在冶金、石料等材料中占據(jù)33%以上的比例,這表明石灰石礦粉與水泥兩者間有著密切關(guān)系。

      事實(shí)上,在石灰石礦粉粒度較低時(shí),還可對(duì)混凝土塌落度帶來積極作用,以免混凝土出現(xiàn)裂縫或坍塌現(xiàn)象,導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)受損。但對(duì)其摻入量也應(yīng)當(dāng)控制在20%以下,一旦高于20%,將引起混凝土內(nèi)部分層現(xiàn)象,即水料分離,進(jìn)而破壞其穩(wěn)定性。據(jù)此,相關(guān)人員在制作混合拌料時(shí),應(yīng)對(duì)石灰石礦粉的摻入比例進(jìn)行科學(xué)設(shè)定,以1:4作為最佳比例,以便水泥混凝土具備最優(yōu)化性能。為了促使石灰石礦粉實(shí)踐性明顯,還應(yīng)對(duì)硅酸鹽水泥的粒徑加以控制,一般在其粒徑低于5μm時(shí),在與其它原料進(jìn)行混合時(shí),所形成的水化物含量較少,造成水泥混凝土密封性較低。而此時(shí)石灰石礦粉剛好可以增加水化物生成量。據(jù)此,可適當(dāng)選擇粒徑高于5μm的水泥,防止水泥材料在與石灰石礦粉混合時(shí)發(fā)生泌水問題。

      3 結(jié)語

      綜上所述,石灰石礦粉在水泥混凝土中有著重要作用,既能提升其穩(wěn)定性,又能增強(qiáng)自收縮能力,促使水泥混凝土具備良好的性能,杜絕水泥混凝土裂縫、泌水現(xiàn)象。據(jù)此,可從原材料、磨粉粒度、石灰石摻量、礦粉摻入規(guī)律等方面著手,確保石灰石礦粉在水泥混凝土實(shí)踐操作中發(fā)揮效用,提升水泥混凝土綜合性。

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