水泥对矿渣粉活性指数检测结果的影响研究

水泥对矿渣粉活性指数检测结果的影响研究

张琴

四川振通检测股份有限公司

摘要：因具有优异的性能和巨大的社会经济效益，高性能水工混凝土被广泛应用于水库大坝等工程领域，但实际应用时面临着严峻的早期裂缝问题。调查显示，大部分水工混凝土都是在凝结开始的早期出现裂缝，有的甚至不到２４ｈ就产生了明显裂纹，而裂缝的存在会缩短水工结构的使用年限，削弱混凝土结构的耐久性能及其整体承载能力。因此，为促进高性能水工混凝土的推广应用，有必须进一步深入研究其早期收缩及开裂性能。

关键词：水泥性能;矿渣粉活性;影响因素;检测结果

引言

随着城市化发展不断深化，路面的混凝土覆盖率越来越大。传统混凝土的透水性差，有一定概率会引发城市内涝灾害及城市热岛效应等多种环境问题。透水混凝土是一种由单级配或间断级配粗骨料与胶凝材料拌和而成的高连通孔隙率路面材料，具备城市内涝防治、噪声吸收和降低热岛效应等多种功能，可有效缓解传统混凝土大面积铺设带来的诸多对环境的负面影响。

1试验分析

1.1 试验材料

在分析水泥对粉末活性指数测量结果的影响时,需要进行有效的测试工作。为了保证试验工作的顺利进行,必须加强试验材料的准备工作。实际试验过程中需要准备的原料主要包括以下内容:1、试验过程中使用的矿物渣粉由两组组成:1组适用于不同矿物渣粉生产厂家的产品(K1、K2、K3、K4);第2组由同一制造商生产的不同批次的粉末(K1-1,K1-2,K1-3,K1-4,K1-5和K1-6);K2-1和K2-2;与试验中使用的水泥不同,它包括来自不同制造商的水泥,以及具有相同强度但生产批次不同的相同类型的水泥。

1.2 测试方法

(1)采用DesignExpert软件的上下限单格设计方法设计混合物,参考确定水泥、渣和粉尘的上下限:35%≤x1≤100%;0 % ≤ x2 ≤ 65%0% ≤ x3 ≤ 40%[9]以水泥组分、矿渣粉和粉尘灰为变量,以复合凝胶固溶液的抗压强度和干沉降为指标。为了验证预测回归模型的准确性,开发了4个1到13的检查点。(2)根据《公路工程水泥及水泥试验规程》(JTG3420-2020)制备复合凝胶固体溶液的抗压强度试样,24小时后保留在标准维护介质中(温度20°C1°C,相对湿度>90%),然后将试样保留至7d,28d年龄。(1)计算复合凝胶的抗压强度7d,28d龄,精度可达0.01MPa;(3)根据道路施工水泥和水泥试验规程(JTG3420-2020)制备复合凝胶固溶液的干燥系数和沉降系数,24小时后在标准维护环境中保留(温度20°C1°C,相对湿度>90%),然后在无2d流的水中保留,除去干燥表面的湿布,确定初始长度L0比值。然后将其放入干燥容器(温度为20°C3°C,相对湿度为50% 5%)中,保存至7d,28d(从样品形成时开始),并相应地去除试验长度。

2试验结果

2.1界面过渡区（ITZ）对ASSPC力学性能的影响

ITZ通常被认为是混凝土的力学薄弱部位，透水混凝土的ITZ同样如此。为研究ITZ对ASSPC力学性能的影响，对含不同类型骨料的透水混凝土进行了抗压强度试验。钢渣骨料透水混凝土试件B2的28d抗压强度（26.8MPa）略高于天然骨料透水混凝土试件A1（21.5MPa）。为了确定ITZ对ASSPC力学性能的影响，计算处理后的SEM照片的灰度面积，得到透水混凝土ITZ的孔隙率，然后根据孔隙率的斜率变化拐点估算ITZ的厚度。在此基础上，再根据ITZ的厚度及孔隙率初步推断ITZ对透水混凝土力学性能的影响。每个样品取10张样图并且计算平均孔隙率。A1界面过渡区厚度约为90µm，B2的界面过渡区厚度约为50µm。显然，相较于试样A1，B2不仅ITZ厚度小，同时孔隙率也更小。由此可以推断，采用钢渣作为ASSPC骨料可优化ITZ微观结构，从而改善ASSPC的力学性能。

2.2水泥-矿渣粉-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体的干燥收缩率

采用DesignExpert软件对复合胶凝材料7d和28d干燥收缩率和质量损失率试验结果进行分析拟合建立复合胶凝材料干燥收缩率和质量损失率与水泥、矿渣粉、粉煤灰各组分之间的回归模型,通过回归模型可以预测复合胶凝材料7d和28d龄期干燥收缩率和质量损失率。收缩主要是由于胶凝材料水化及水分蒸发导致毛细管负压增大,使得分子间距离减小,进而产生收缩。由复合胶凝材料干燥收缩率等收缩线图分析复合胶凝材料各组分对干燥收缩率的影响规律,复合胶凝材料养护龄期为7d干燥收缩率随着复合胶凝材料中水泥和粉煤灰组分用量的增加呈现增大趋势,随着复合胶凝材料中水泥和矿渣粉组分用量的增加呈现减小趋势;复合胶凝材料养护28d,其胶凝材料的干燥收缩率随着复合胶凝材料中水泥和粉煤灰组分用量增加呈现减小趋势,随着矿渣粉的用量增加呈现增大趋势。由复合胶凝材料等质量损失率等高线图分析可知,复合胶凝材料养护龄期为7d质量损失率随着水泥和矿渣粉组分用量增加而增大,其原因主要是由于水泥和矿渣粉早期水化速度较快所致,水分消耗较多;复合胶凝材料养护龄期为28d质量损失率随粉煤灰用量的增加而增大,主要是后期粉煤灰逐渐被水化产物中碱性物质激活。

2.3胶凝材料流动性对ASSPC抗压强度的影响

随着水胶比的提高，胶凝材料的流动性相应增大，而ASSPC的抗压强度先增大后下降。这是因为在合适的水胶比条件下，ASSPC中的胶凝材料会相对均匀地包裹在骨料表面，并且能够在骨料与骨料之间形成可靠的联结。而当水胶比过低时，骨料之间无法形成可靠的连接，而容易分散在连通孔隙中或形成局部团聚，这导致了抗压强度下降。另一方面，当水胶比过高时，胶凝材料在自重或振动影响下，易下沉至试件底部，这会导致透水混凝土形成薄弱截面，宏观表现为抗压强度显著下降。因此，无论胶凝材料的流动性过高或者过低，都会造成胶凝材料无法均匀包裹在骨料表面，从而导致透水混凝土抗压强度的下降。

3结论

通过有效的实验分析可以看出,不同水泥生产商的水泥,同一生产商的不同水泥批次对粉末活性指数测试结果有一定的影响。虽然在研究过程中,不同厂家用水泥作为水泥进行比较,水泥粉末活性指数的监测结果仍在相关标准范围内,但试验结果的差距较大,不能正确反映水泥粉末活性的具体条件。因此,在试验粉末活性指数时,最好选择混合物中相对较低的水泥作为比较水泥,以防止质量争议。为了充分了解粉末的具体质量,有必要分析粉末的具体性能。基于此,应从不同角度对水泥进行科学选择,以提高粉末活性指标的可靠性。在选择水泥时,一般应从不同角度考虑水泥类型、水泥强度、水泥细度、水泥中SO3含量、水泥碱含量等。栋,保证水泥选择的合理性,提高水泥粉末活性指标试验结果的准确性,准确确定水泥制备中水泥粉末的使用量,提高建筑材料的整体质量。

结束语

矿渣粉活性指数是关键指标，该指标很难通过快速检测矿渣粉某些特征值进行预测，矿渣粉活性指数实测值从取样至试验结果少则需8d左右。即使矿渣粉生产者可以做到检验后再出厂，但其检测矿渣粉活性指数的对比水泥与矿渣粉使用者使用的水泥不同，其活性指数存在差别，甚至相差很大，对于配制混凝土、砂浆及确定配合比等参考价值不大。矿渣粉使用者使用某个水泥品种或厂家对其与矿渣粉配合比与混凝土强度规律有较好的了解，若新换一个水泥品种或厂家又需要摸索新水泥与矿渣粉配制混凝土时配合比与强度规律。所以，实际应用中尽可能少换水泥与矿渣粉品种，减少混凝土质量波动。

参考文献

[1]陈鸿飞,李双喜,田亚超等.激发剂对矿渣胶凝材料活性及胶结机理的研究[J].粉煤灰综合利用,2020,34(05):44-48+57.

[2]谢晓洁.矿渣-粉煤灰基碱激发胶凝材料配比优化与性价比分析[D].华北水利水电大学,2020.000044.

[3]付海强.矿渣-再生微粉基碱激发胶凝材料配比优化与性能分析[D].华北水利水电大学,2020.000525.

[4]陈静君,吕科智,吕康.对比水泥对矿渣粉活性指数检测结果的影响研究[J].水泥,2020.03.003.

[5]杨贺.攀西地区钛石膏在新型建筑材料中的改性研究[D].西华大学,2020.000030.