摘 要:通過模擬試驗,研究了低鈣濕排灰對新拌混凝土性能的影響,比較了濕排得到的粉煤灰與相應的干排灰對新拌混凝土性能的不同作用。試驗結果顯示,相對于干排灰,雖然濕排粉煤灰一定程度地影響了新拌混凝土的坍落度,但其坍落度經時損失明顯要好;當水膠比相同時,摻濕排灰的混凝土泌水率稍高于摻干排灰的混凝土;但當保持坍落度不變時,二者之間幾乎無明顯差別。
關鍵詞:粉煤灰;濕排;新拌混凝土;坍落度;泌水率
中圖分類號: TU 528. 1 文獻標識碼:A
引言
粉煤灰作為混凝土的摻合料,因其能改善混凝土的諸多性能,并具有良好的經濟效益和社會效益而得到了廣泛應用。一般認為,干排粉煤灰的使用價值較高,目前在混凝土工程中也大多是采用干排灰,但干排灰的儲存、運輸費用較高,而濕排灰(包括調濕灰)在這方面有一定的經濟技術優勢。由于粉煤灰本身具有一定的水化活性,濕排后,其性質會發生哪些變化? 這些變化對其工程應用將產生怎樣的影響? 這個問題引起了人們的高度關注,目前也存在著較大的爭議。雖然國內外有關低鈣濕排灰對混凝土性質的影響的研究較多,但這些研究一般只是孤立地研究濕排灰的性質特點以及用其配制的混凝土的性能,由于缺乏用來進行對比的粉煤灰,以往的試驗不能說明濕排工藝得到的粉煤灰在改善混凝土性能方面與通過干排得到的粉煤灰有何不同。本文主要通過模擬試驗[ 1 ] ,研究了低鈣濕排粉煤灰對新拌混凝土性能的影響。
1 試驗用原材料
1. 1 粉煤灰
粉煤灰選取3種不同的重慶產低鈣灰,其化學組成見表1,粉煤灰的基本品質指標見表2。
1. 2 其他原材料
(1)水泥:采用重慶地維水泥有限公司生產的P·O 42. 5 R水泥。
(2)砂:采用長江特細砂,細度模數為0. 9。
(3)石子: 重慶歌樂山石灰石質碎石,粒徑為5～20 mm,堆積密度為1 450 kg/m3 ,表觀密度為2 720 kg/m3。
(4)水:試驗用水為自來水, pH值約為7. 5。
2 試驗方法
試驗采用實驗室加水浸泡干排灰的方法來模擬濕排灰。為了能直觀地反映濕排后粉煤灰性質的變化及其對新拌混凝土性能的影響,試驗將組成均勻的干排灰一分為二,一部分在常溫下加水浸泡3個月,本文中稱采用這種處理方法得到的粉煤灰為濕排灰;另一部分干灰保持原樣,本文中稱之為參比灰。試驗前,將濕排灰取出,過濾去大部分的水分后,在低溫下烘干后進行試驗。粉煤灰在干燥狀態下性質基本不發生變化,可以近似地認為參比灰的性質與模擬濕排灰浸泡前的性質相同。因此,濕排灰與參比灰性質的差異就可以反映在浸泡一段時間后濕排灰性質的變化。
新拌混凝土的性能試驗按GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》進行。
3 試驗結果及分析
試驗以不摻粉煤灰的普通混凝土為基準混凝土。通過試驗,研究了摻濕排灰對新拌混凝土性能的影響,以及摻濕排灰與摻參比灰的粉煤灰混凝土的有關性質。如無特別注明,試驗中各組拌合物的配合比(質量比)均為:膠凝材料∶砂∶石子∶水=1∶1∶2. 95∶0. 47,粉煤灰均是等量取代水泥。
3. 1 對新拌混凝土流動性的影響
濕排灰對新拌混凝土流動性的影響見圖1。
由圖1可以看出,對于FA1和FA2,在水膠比不變的情況下,隨著濕排灰摻量的增加,粉煤灰混凝土拌合物的坍落度幾乎均呈線性增加,這與干排灰對混凝土性能的影響規律[ 2 ]基本吻合;摻濕排灰FA3的混凝土拌合物,其坍落度卻低于普通混凝土。
圖1還顯示,這3種粉煤灰存在著相同的規律:在摻量相同的情況下,摻濕排灰的新拌混凝土的坍落度要明顯低于摻參比灰的,并且隨著摻量的增加,二者之間坍落度值的差距有增大的趨勢。這說明在改善新拌混凝土的流動性方面,濕排灰較干排灰有一定的差距。
產生這一現象的原因,可能是由于通常粉煤灰多孔顆粒中殘存一些有機的憎水物質,孔內壁與水之間潤濕角θ較大,毛細壓力較小,因而粉煤灰顆粒通常吸水速度很慢;而試驗所采用的濕排灰已經過陳放3個月的處理,此時水已滲透到粉煤灰顆粒的微孔中,在水的氧化作用下其疏水性漸弱,此時多孔顆粒的孔界面與水之間的潤濕角θ減小。這些低溫烘干后的濕排灰作為摻合料被加入到混凝土中再次接觸到水時,將使吸水多孔體中的毛細壓力增大,少部分的拌合水能在較短的時間被吸入到粉煤灰顆粒中,所以,降低了拌合物的流動性。
另外,雖然濕排灰經過了烘干處理,但由于粉煤灰顆粒很細、比表面積大,可能會有少量的顆粒被活性物質的水化反應所生成的膠凝物質粘結在一起,使其分散性比干排灰差,難以充分發揮超細微粉的“微集料效應”和“滾珠效應”,因而不利于混凝土流動性的改善。
3. 2 對新拌混凝土泌水性的影響
圖2為水膠比相同的條件下,濕排灰對新拌混凝土泌水率的影響。試驗結果顯示,摻有濕排灰的新拌混凝土的泌水率要高于普通混凝土,并且濕排灰的摻量越大,混凝土的泌水率也越高。
從圖2還可以看出,在摻量相同的情況下,摻濕排灰的混凝土泌水率要低于摻參比灰的混凝土。這可能是因為摻濕排灰的粉煤灰混凝土的坍落度要明顯低于摻參比灰的粉煤灰混凝土,因而拌合物較為干硬,其可泌出的水分減少。但當粉煤灰的摻量在20 %～40 %范圍內變化時,摻濕排灰與摻參比灰的混凝土泌水率之間的差值幾乎不發生變化。
圖3為保持坍落度大致相同( 60 mm ±5 mm)的條件下,濕排灰對新拌混凝土泌水率的影響。試驗結果顯示,在坍落度相同的條件下,摻濕排灰的新拌混凝土的泌水率同樣高于普通混凝土,并且隨著濕排灰摻量的增加,混凝土的泌水率也相應地增大。
試驗結果還表明,對于FA1,在保持坍落度相同的情況下,摻濕排灰的混凝土拌合物泌水率與摻參比灰的混凝土拌合物泌水率相差不大;對于FA3,摻濕排灰的混凝土拌合物泌水率則稍高于摻參比灰的。這與圖2中的試驗結果有一定的差異。其原因可能是在保持坍落度相同的情況下,摻濕排灰的混凝土拌合物水膠比要高于相應的摻參比灰的混凝土,而通常泌水率也隨著水膠比的增加而增大。所以,圖3中摻濕排灰的混凝土拌合物與摻參比灰的混凝土拌合物泌水率相差不大,前者甚至稍高于后者。
3. 3 對新拌混凝土坍落度經時損失的影響
濕排灰對混凝土坍落度損失的影響見圖4。
從圖4可以看出,不摻粉煤灰的普通混凝土的坍落度經時損失很大,在混凝土中摻一定比例的濕排灰后,坍落度損失過快的現象明顯得到了緩解,并且在一定的摻量范圍內,濕排灰的摻量越高,其對拌合物坍落度損失的抑制作用越明顯。粉煤灰能改善混凝土的坍落度經時損失,這主要歸因于粉煤灰的物理和化學作用[ 3 ] 。粉煤灰表面被易溶的氣淀硫酸鈉覆蓋,這樣早期的水化過程因SO42 - 離子對鋁酸鹽的緩凝作用而受到影響。
從圖4還可以看出,雖然摻濕排灰的混凝土拌合物的初始坍落度低于摻參比灰的混凝土拌合物坍落度,但其坍落度經時損失均較后者的小,并且隨著時間的延長,這種優勢更加顯著。例如摻量同為15 %的粉煤灰混凝土,摻濕排灰的混凝土拌合物比摻參比灰的0～3 h坍落度損失要小10 mm;對于摻量同為30 %的粉煤灰混凝土,該值可達到15 mm。
可見相對于參比灰,濕排灰能改善混凝土拌合物的坍落度經時損失。
4 結論
4. 1 經過一段時間的陳放后,濕排灰對新拌混凝土坍落度值的改善作用有一定的下降。
4. 2 濕排灰增加了新拌混凝土的泌水率,并且其摻量越大,泌水率也越高。當水膠比相同時,摻濕排灰的混凝土泌水率稍高于摻相應的干排灰的混凝土;但當保持坍落度不變時,二者之間幾乎無明顯差別。
4. 3 摻濕排灰的粉煤灰混凝土坍落度經時損失大大低于普通混凝土,也稍低于摻相應的干排灰的混凝土。
參考文獻:
[ 1 ] 汪克進. 濕排對粉煤灰性質影響的研究[D ]. 重慶:重慶大學, 2005.
[ 2 ] FayK FV , Kep lerW F , Srahushak C R . Freeze - thawdurability of concretes with various fly ashes [ A ]. In:Proceed ings: 10 th In terna tiona l Ash Use Symposium[C ]. Jan. 10 - 21, 1993,Orlando, Florida,USA.
[ 3 ] 王素梅. 粉煤灰對混凝土坍落度損失抑制作用的研究[ J ]. 建筑技術開發, 1995, (6) : 28 - 30.
