銀灰?guī)r專用石粉助磨劑的研究與應(yīng)用 |
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2016-05-23 22:24:47 |
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作者：黃煌 王 恒 謝體云 歐鵬 張汶婷
摘要：本文通過復(fù)配的方式制備出了一種具有助磨、增強、減水效果的石粉專用助磨劑，成功解決了廣西某石粉廠生產(chǎn)的銀灰?guī)r石粉需水量過高的問題。本文通過研究發(fā)現(xiàn)，加入我公司自主研發(fā)的銀灰?guī)r專用石粉助磨劑后,銀灰?guī)r石粉的流動度比大幅提高，從原來的94%提高到了104%，并且石粉的潛在活性也得到了激發(fā)。使用助磨劑的銀灰?guī)r石粉作為混合材摻入新拌混凝土中可以有效的改善新拌混凝土的和易性。
關(guān)鍵詞：銀灰?guī)r；石粉助磨劑；膠砂流動度；混凝土；活性指數(shù)；坍落度
引 言
石粉是一種粉磨至一定細度的石頭粉末。它的主要成分是CaCO3，當(dāng)它被粉磨至一定細度后作為混合材摻入水泥中時，可以優(yōu)化水泥的顆粒級配，有利于改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)[1]。質(zhì)量好的石粉主要取決于石粉中CaCO3的純度，當(dāng)石粉的CaCO3含量較高并且被粉磨至理想細度時，石粉能與水泥形成柔軟的漿體，從而有效的改善混凝土的和易性[2]。在日本，石灰石粉已經(jīng)廣泛應(yīng)用于混凝土產(chǎn)品當(dāng)中[3]。李正士[4]結(jié)合成功應(yīng)用的工程實例，論證了石灰石粉作為混凝土摻合料的可行性和現(xiàn)行環(huán)境的必要性。袁航[5]等人研究了石灰石粉細度對混凝土性能的影響。劉娟紅[6]等人研究了石灰石粉對混凝土工作性能和強度的影響。就目前筆者掌握的資料[7]-[15]來看，對石粉在混凝土中應(yīng)用的研究較多，但是對利用石粉助磨劑改善石粉流動性和活性指數(shù)的研究基本沒有。本文主要針對具有廣西地方特色的銀灰性巖開展膠砂流動度和活性指數(shù)試驗以及混凝土試配試驗，旨在解決該石粉的需水量過大的問題。
石粉的活性偏低，需水量大是制約其在混凝土中應(yīng)用的兩個大難題，廣西擁有著豐富的石灰石礦山資源，地處廣西東南部的梧州市主要分布的礦山資源是銀灰性巖，這種巖石與石灰?guī)r物理化學(xué)性質(zhì)很相似。當(dāng)?shù)氐氖壑饕?yīng)給攪拌站使用，而攪拌站對石粉的需水量要求是接近于100%，針對這一情況，我公司成立了研發(fā)小組，實地走訪取樣，對銀灰?guī)r需水量過大問題進行了系統(tǒng)的研究，開發(fā)出了一種銀灰?guī)r專用的石粉助磨劑。
1原料和試驗方法
1.1 原料
三乙醇胺，聚合多元醇，聚羧酸，糖蜜，活化劑，廣西梧州市銀灰?guī)r,華潤P.O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)砂等。銀灰?guī)r和水泥的化學(xué)成分見表1和表2。
1.2 試驗方法
1. 2. 1 小磨試驗
1.用顎式破碎機對銀灰?guī)r礦石進行預(yù)破碎；
2.用實驗室標(biāo)準(zhǔn)球磨機 (Φ500mm×500mm)對銀灰性巖進行粉磨；
3.將粉磨后的物料過0.9mm方孔篩后進行粉體細度、比表面積、強度性能測試。
1.2.2 石粉膠砂流動度測定
以70%的華潤水泥P.O.42.5加30%的石粉制成水泥-石粉復(fù)合膠凝粉體材料，參照GB/T2491-2005進行水泥-石粉體系的膠砂流動度測定。
1.2.3膠砂強度測定
以70%的華潤水泥P.O.42.5加30%的石粉制成水泥-石粉復(fù)合膠凝粉體材料，參照GB/T17671-1999，測定7d、28d膠砂強度，再換算出石粉的活性指數(shù)。
2實驗結(jié)果與分析
2.1粉磨時間對石粉各方面性能的影響
粉磨時間對石粉性能的影響見表3。
由表3可知，隨著粉磨時間的減少，石粉的比表面積逐漸減小，細度篩余量值逐漸增大，活性指數(shù)逐漸降低，石粉的流動度變大。當(dāng)粉磨時間為15min時，石粉的流動度比與基準(zhǔn)樣持平。但此時石粉的細度篩余量過大，活性指數(shù)較低。考慮到石粉活性與細度的關(guān)系以及石粉細度對混凝土性能的影響，結(jié)合廣西某石粉廠對銀灰?guī)r石粉的生產(chǎn)控制指標(biāo)，確定了石粉的小磨試驗粉磨時間為25min，可以得到與實際生產(chǎn)情況相近的石粉。
2.2助磨劑對石粉各方面性能的影響
粉磨時間為25分鐘，助磨劑摻量對石粉性能的影響見表4。
從表4中可以看出隨著助磨劑摻量的提高，石粉的流動度比會增大，當(dāng)助磨劑摻量為0.15%時，石粉的流動度能達到基準(zhǔn)樣的流動度。石粉助磨劑之所以可以提高石粉的流動性能是因為石粉助磨劑中含有一些活性組分，這些活性組分是一些高分子聚合物，它們可以吸附在石粉的表面，降低石粉的表面能，使水分能更容易潤濕石粉的表面，從而提高石粉的流動性。同時這些高分子聚合物中含有親水作用的有機陰離子基團，其大分子鏈上的羧基會產(chǎn)生陰離子效應(yīng)和中性聚氧乙烯長側(cè)鏈的空間阻礙作用，使得其具有良好的分散作用。三乙醇胺能吸附在石粉表面，阻礙石粉裂紋的愈合，使其容易形成球形顆粒，增加了石粉的易磨性，降低石粉的細度，同時又激發(fā)了石粉的活性。
2.3 石粉及石粉專用助磨劑對混凝土性能的影響
2.3.1原材料
1. 水泥：興安海螺P.O42.5；
2. 砂子：河沙，細度模數(shù)2.9，含泥量3.0。
3. 石子：桂林某石場，13石。
4. 粉煤灰：蘇橋電廠II級灰。
5. 礦粉：湖南某礦粉廠。
6. 石粉：梧州某石粉廠。
7. 石灰石粉專用助磨劑：試驗室自制，配方組成為三乙醇胺15%，聚合多元醇10%，聚羧酸10%，糖蜜5%，活化劑6%,飽和鹽水54%。
2.3.2試驗結(jié)果與分析
石粉按百分比摻量摻入新拌混凝土后對其工作性能的影響見表5和表6。
注：設(shè)計強度為C30，配合比設(shè)計坍落度要求180mm±30mm。
注：設(shè)計強度為C60，配合比設(shè)計坍落度要求210mm±30mm。
從表5和表6可以看出，銀灰?guī)r石粉的摻量對混凝土的工作性能影響較大，隨著銀灰性巖石粉摻量的增大，混凝土的流動性迅速下降。這是因為銀灰?guī)r本身需水量大，粘聚性較好，所以加入銀灰?guī)r石粉后，混凝土的粘聚性變好，但是流動性變小。這說明，新拌混凝土的工作性能易受銀灰?guī)r石粉摻量的影響，實際生產(chǎn)過程中，商品混凝土攪拌站，可以根據(jù)所需工作性能，選擇合適的石粉摻量。
添加了不同摻量的石粉專用助磨劑粉磨的銀灰?guī)r石粉對混凝土工作性能的影響見表7和表8。
注：對比組為不摻石粉樣，其他組的石粉摻量占膠凝材料20%，設(shè)計強度為C30，配合比設(shè)計坍落度要求180mm±30mm。
注：對比組為不摻石粉樣，其他組的石粉摻量占膠凝材料20%，設(shè)計強度為C60，配合比設(shè)計坍落度要求210mm±30mm。
從表7和表8可以看出隨著石粉助磨劑摻量的提高，混凝土的流動性變好，這是因為助磨劑中的活性組分對石粉具有較好的分散作用，同時由于石粉助磨劑中表面活性組分改變了石粉的表面能，這使得水分能更有效率的潤濕石粉的表面，從而提高石粉的流動性能。另外，由于設(shè)計強度的不同，助磨劑對不同強度的混凝土的流動性影響存在一定的差異，但是不容置疑的是，銀灰?guī)r通過添加專用助磨劑粉磨后，可以有效解決其流動性較差的問題。 此外，助磨劑中加入了聚羧酸系助磨劑以及糖蜜，對混凝土的保坍性能有一定的提高作用。
3結(jié) 論
本文利用三乙醇胺與聚羧酸系助磨劑等進行復(fù)配，配制出了一種石粉專用助磨劑，成功解決了銀灰?guī)r石粉摻入混凝土中流動性較差的問題。另外，加入助磨劑后，可以有效的激發(fā)石粉的潛在活性，從而提高石粉的活性指數(shù)。本試驗最終得出以下4個結(jié)論：
1.石粉專用助磨劑摻量為0.20%時，可以使銀灰?guī)r石粉的活性指數(shù)從空白樣的65%增長到75%；
2.增大銀灰性巖石粉的細度篩余值可以提高石粉的流動度，但活性指數(shù)會變小；
3.石粉專用助磨劑摻量為0.2%時，可以使銀灰性巖的流動度比從空白樣的94%增長到104%；
4.銀灰性巖石粉摻量為20%，石粉專用助磨劑摻量為0.2%時，可以使新拌混凝土具有較好的工作性能。
參 考 文 獻
[1] 英丕杰,劉福勝,孫雷等.花崗巖石粉水工混凝土工作性能試驗研究[J].人民黃河.2014,第2期:126-128.
[2] 文俊強.石灰石粉作混凝土摻合料的性能研究及機理分析[D].中國建筑材料科學(xué)研究總院.2010.19-20.
[3] M.Daimon ,E.Sakai,涂成厚.石灰石粉的應(yīng)用[J].國外建材科技.1999.第4期：17-20.
[4] 李正士.我國石灰石粉作為礦物摻合料對混凝土性能影響的研究進展[J].四川建材.2012.第3期：20-23.
[5] 袁航,謝友均.石灰石粉細度對混凝土性能的影響[J].粉煤灰.2009,第2期：34-36.[6]劉娟紅,文燁,宋少民.石灰石復(fù)合超細礦物摻合料對混凝土工作性和強度影響的研究[J].粉煤灰綜合利用.2011,第5期：23-25.
[7]肖斐,崔洪濤,陳劍雄等.[超磨細石灰石粉高強混凝土的研究[J].硅酸鹽通報.2010,第10期：20-21.
[8]章春梅等.碳酸鈣微集料對硅酸三鈣水化的影響[J].硅酸鹽學(xué)報.1988,第2期：3-5.
[9]鄧德華等.石灰石粉對水泥基材料抗硫酸鹽侵蝕性的影響及其機理[J].硅酸鹽學(xué)報.2006,第五期：6-8.
[10]熊遠柱,萬慧文.石灰石粉對混凝土性能的影響[J].混凝土.2010,第9期：1-3.
[11]張?zhí)m芳,岳瑜.磨細石灰石粉配制超早強、高混凝土[J].混凝土.2010,第10期：2-4.
[12]肖佳等.石灰石粉水泥基材料自干燥與自收縮研究[J].混凝土與水泥制品.2011,第8期：1-2.
[13]郭育霞等.石灰石粉摻量對混凝土力學(xué)性能及耐久性的影響[J].建筑材料學(xué)報.2009,第3期:5-7.
[14]楊欣,馬雪英,呂興國.石灰石粉在自密實混凝土中應(yīng)用的研究[J].混凝土世界.2011,第7期:6-8.
[15]陳喜旺.石灰石粉對混凝土拌合物性能的影響[D].清華大學(xué).2010,1-3.