摘 要:通过模拟试验,研究了低钙湿排灰对新拌混凝土性能的影响,比较了湿排得到的粉煤灰与相应的干排灰对新拌混凝土性能的不同作用。试验结果显示,相对于干排灰,虽然湿排粉煤灰一定程度地影响了新拌混凝土的坍落度,但其坍落度经时损失明显要好;当水胶比相同时,掺湿排灰的混凝土泌水率稍高于掺干排灰的混凝土;但当保持坍落度不变时,二者之间几乎无明显差别。
关键词:粉煤灰;湿排;新拌混凝土;坍落度;泌水率
中图分类号: TU 528. 1 文献标识码:A
引言
粉煤灰作为混凝土的掺合料,因其能改善混凝土的诸多性能,并具有良好的经济效益和社会效益而得到了广泛应用。一般认为,干排粉煤灰的使用价值较高,目前在混凝土工程中也大多是采用干排灰,但干排灰的储存、运输费用较高,而湿排灰(包括调湿灰)在这方面有一定的经济技术优势。由于粉煤灰本身具有一定的水化活性,湿排后,其性质会发生哪些变化? 这些变化对其工程应用将产生怎样的影响? 这个问题引起了人们的高度关注,目前也存在着较大的争议。虽然国内外有关低钙湿排灰对混凝土性质的影响的研究较多,但这些研究一般只是孤立地研究湿排灰的性质特点以及用其配制的混凝土的性能,由于缺乏用来进行对比的粉煤灰,以往的试验不能说明湿排工艺得到的粉煤灰在改善混凝土性能方面与通过干排得到的粉煤灰有何不同。本文主要通过模拟试验[ 1 ] ,研究了低钙湿排粉煤灰对新拌混凝土性能的影响。
1 试验用原材料
1. 1 粉煤灰
粉煤灰选取3种不同的重庆产低钙灰,其化学组成见表1,粉煤灰的基本品质指标见表2。
1. 2 其他原材料
(1)水泥:采用重庆地维水泥有限公司生产的P·O 42. 5 R水泥。
(2)砂:采用长江特细砂,细度模数为0. 9。
(3)石子: 重庆歌乐山石灰石质碎石,粒径为5～20 mm,堆积密度为1 450 kg/m3 ,表观密度为2 720 kg/m3。
(4)水:试验用水为自来水, pH值约为7. 5。
2 试验方法
试验采用实验室加水浸泡干排灰的方法来模拟湿排灰。为了能直观地反映湿排后粉煤灰性质的变化及其对新拌混凝土性能的影响,试验将组成均匀的干排灰一分为二,一部分在常温下加水浸泡3个月,本文中称采用这种处理方法得到的粉煤灰为湿排灰;另一部分干灰保持原样,本文中称之为参比灰。试验前,将湿排灰取出,过滤去大部分的水分后,在低温下烘干后进行试验。粉煤灰在干燥状态下性质基本不发生变化,可以近似地认为参比灰的性质与模拟湿排灰浸泡前的性质相同。因此,湿排灰与参比灰性质的差异就可以反映在浸泡一段时间后湿排灰性质的变化。
新拌混凝土的性能试验按GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》进行。
3 试验结果及分析
试验以不掺粉煤灰的普通混凝土为基准混凝土。通过试验,研究了掺湿排灰对新拌混凝土性能的影响,以及掺湿排灰与掺参比灰的粉煤灰混凝土的有关性质。如无特别注明,试验中各组拌合物的配合比(质量比)均为:胶凝材料∶砂∶石子∶水=1∶1∶2. 95∶0. 47,粉煤灰均是等量取代水泥。
3. 1 对新拌混凝土流动性的影响
湿排灰对新拌混凝土流动性的影响见图1。
由图1可以看出,对于FA1和FA2,在水胶比不变的情况下,随着湿排灰掺量的增加,粉煤灰混凝土拌合物的坍落度几乎均呈线性增加,这与干排灰对混凝土性能的影响规律[ 2 ]基本吻合;掺湿排灰FA3的混凝土拌合物,其坍落度却低于普通混凝土。
图1还显示,这3种粉煤灰存在着相同的规律:在掺量相同的情况下,掺湿排灰的新拌混凝土的坍落度要明显低于掺参比灰的,并且随着掺量的增加,二者之间坍落度值的差距有增大的趋势。这说明在改善新拌混凝土的流动性方面,湿排灰较干排灰有一定的差距。
产生这一现象的原因,可能是由于通常粉煤灰多孔颗粒中残存一些有机的憎水物质,孔内壁与水之间润湿角θ较大,毛细压力较小,因而粉煤灰颗粒通常吸水速度很慢;而试验所采用的湿排灰已经过陈放3个月的处理,此时水已渗透到粉煤灰颗粒的微孔中,在水的氧化作用下其疏水性渐弱,此时多孔颗粒的孔界面与水之间的润湿角θ减小。这些低温烘干后的湿排灰作为掺合料被加入到混凝土中再次接触到水时,将使吸水多孔体中的毛细压力增大,少部分的拌合水能在较短的时间被吸入到粉煤灰颗粒中,所以,降低了拌合物的流动性。
另外,虽然湿排灰经过了烘干处理,但由于粉煤灰颗粒很细、比表面积大,可能会有少量的颗粒被活性物质的水化反应所生成的胶凝物质粘结在一起,使其分散性比干排灰差,难以充分发挥超细微粉的“微集料效应”和“滚珠效应”,因而不利于混凝土流动性的改善。
3. 2 对新拌混凝土泌水性的影响
图2为水胶比相同的条件下,湿排灰对新拌混凝土泌水率的影响。试验结果显示,掺有湿排灰的新拌混凝土的泌水率要高于普通混凝土,并且湿排灰的掺量越大,混凝土的泌水率也越高。
从图2还可以看出,在掺量相同的情况下,掺湿排灰的混凝土泌水率要低于掺参比灰的混凝土。这可能是因为掺湿排灰的粉煤灰混凝土的坍落度要明显低于掺参比灰的粉煤灰混凝土,因而拌合物较为干硬,其可泌出的水分减少。但当粉煤灰的掺量在20 %～40 %范围内变化时,掺湿排灰与掺参比灰的混凝土泌水率之间的差值几乎不发生变化。
图3为保持坍落度大致相同( 60 mm ±5 mm)的条件下,湿排灰对新拌混凝土泌水率的影响。试验结果显示,在坍落度相同的条件下,掺湿排灰的新拌混凝土的泌水率同样高于普通混凝土,并且随着湿排灰掺量的增加,混凝土的泌水率也相应地增大。
试验结果还表明,对于FA1,在保持坍落度相同的情况下,掺湿排灰的混凝土拌合物泌水率与掺参比灰的混凝土拌合物泌水率相差不大;对于FA3,掺湿排灰的混凝土拌合物泌水率则稍高于掺参比灰的。这与图2中的试验结果有一定的差异。其原因可能是在保持坍落度相同的情况下,掺湿排灰的混凝土拌合物水胶比要高于相应的掺参比灰的混凝土,而通常泌水率也随着水胶比的增加而增大。所以,图3中掺湿排灰的混凝土拌合物与掺参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 对新拌混凝土坍落度经时损失的影响
湿排灰对混凝土坍落度损失的影响见图4。
从图4可以看出,不掺粉煤灰的普通混凝土的坍落度经时损失很大,在混凝土中掺一定比例的湿排灰后,坍落度损失过快的现象明显得到了缓解,并且在一定的掺量范围内,湿排灰的掺量越高,其对拌合物坍落度损失的抑制作用越明显。粉煤灰能改善混凝土的坍落度经时损失,这主要归因于粉煤灰的物理和化学作用[ 3 ] 。粉煤灰表面被易溶的气淀硫酸钠覆盖,这样早期的水化过程因SO42 - 离子对铝酸盐的缓凝作用而受到影响。
从图4还可以看出,虽然掺湿排灰的混凝土拌合物的初始坍落度低于掺参比灰的混凝土拌合物坍落度,但其坍落度经时损失均较后者的小,并且随着时间的延长,这种优势更加显著。例如掺量同为15 %的粉煤灰混凝土,掺湿排灰的混凝土拌合物比掺参比灰的0～3 h坍落度损失要小10 mm;对于掺量同为30 %的粉煤灰混凝土,该值可达到15 mm。
可见相对于参比灰,湿排灰能改善混凝土拌合物的坍落度经时损失。
4 结论
4. 1 经过一段时间的陈放后,湿排灰对新拌混凝土坍落度值的改善作用有一定的下降。
4. 2 湿排灰增加了新拌混凝土的泌水率,并且其掺量越大,泌水率也越高。当水胶比相同时,掺湿排灰的混凝土泌水率稍高于掺相应的干排灰的混凝土;但当保持坍落度不变时,二者之间几乎无明显差别。
4. 3 掺湿排灰的粉煤灰混凝土坍落度经时损失大大低于普通混凝土,也稍低于掺相应的干排灰的混凝土。
参考文献:
[ 1 ] 汪克进. 湿排对粉煤灰性质影响的研究[D ]. 重庆:重庆大学, 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. 粉煤灰对混凝土坍落度损失抑制作用的研究[ J ]. 建筑技术开发, 1995, (6) : 28 - 30.
