磨細(xì)礦粉生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)常見疑問及其解答(應(yīng)用技術(shù)篇)

2005-07-27 00:00

1:什么是磨細(xì)礦粉?
答:磨細(xì)礦粉即磨細(xì)水淬高爐礦渣粉,又稱礦渣微粉,其英文縮寫為GGBS或GGBFS。
 
2:磨細(xì)礦粉是怎樣產(chǎn)生的?有何用途?
答:磨細(xì)礦粉是以高爐水淬礦渣為主要原料經(jīng)干燥、粉磨處理而制成的超細(xì)粉末材料;是制備高性能水泥和混凝土的優(yōu)質(zhì)混合材。

3:粉煤灰與磨細(xì)礦粉有何不同?
答:(1)兩者來源不同:粉煤灰來源于熱電廠排放的煙氣經(jīng)收塵處理后收集得到的飛灰;而磨細(xì)礦粉則是由煉鐵高爐排出的熔融態(tài)礦渣經(jīng)水淬(?;┖笤龠M(jìn)行干燥、磨細(xì)加工而得到的超細(xì)粉末。
(2)兩者化學(xué)組成不同:一般粉煤灰含很高的SiO2、Al2O3,但CaO卻非常低(僅為1-5%);磨細(xì)礦粉則具有與普通硅酸鹽水泥非常相近的化學(xué)組成,如CaO 30-42%, SiO2 35-38%, Al2O3 10-18%, MgO 5-14%,等。
(3)兩者水化活性不同:粉煤灰不具有自身水化硬化特性,只能在有活性激發(fā)劑(如硅酸鹽水泥等)作用下,才能具有強(qiáng)度;磨細(xì)礦粉卻具有自身水化硬化特點(diǎn),能在加水拌和后自行水化硬化并具有強(qiáng)度。當(dāng)有硅酸鹽水泥激發(fā)時(shí),其活性得到更充分的發(fā)揮。
(4)兩者的允許摻量不同:粉煤灰在水泥中的允許摻加量為20-40%,但在混凝土中最大摻量一般不超過35%;磨細(xì)礦粉在水泥或混凝土中的摻加量則可達(dá)20-70%。一些歐洲國(guó)家甚至允許摻到85%。
(5)兩者在混凝土中的摻加方式不同:粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保證混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo);磨細(xì)礦粉則通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土,其強(qiáng)度仍然可以滿足設(shè)計(jì)要求。
 
4:為什么磨細(xì)礦粉質(zhì)量比粉煤灰質(zhì)量穩(wěn)定?
答:(1)礦渣來源穩(wěn)定:用于生產(chǎn)磨細(xì)礦粉的原材料――水淬礦渣一般由固定的鋼鐵廠提供,來源單一、穩(wěn)定。
(2)化學(xué)成分穩(wěn)定:從煉鐵高爐排出的廢渣由于對(duì)所制成生鐵的成分有嚴(yán)格的要求,進(jìn)而對(duì)煉鐵過程中的所有物料投放配比有嚴(yán)格的控制,因此其副產(chǎn)物――礦渣的化學(xué)組成得以穩(wěn)定控制。
(3)經(jīng)現(xiàn)代化的粉磨工藝處理后,礦粉的細(xì)度可以很好的控制,進(jìn)而達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定的目的。
(4)一般技術(shù)收集的粉煤灰均不具備上述性能特點(diǎn),質(zhì)量波動(dòng)較大。
 
5:國(guó)內(nèi)有哪些與磨細(xì)礦粉生產(chǎn)或應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范?
答:目前國(guó)內(nèi)與磨細(xì)礦粉生產(chǎn)或應(yīng)用技術(shù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范有:(1)GB/T 18046-2000:用于水泥和混凝土中的?;郀t礦渣粉;(2)GB 1344-1999:礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥;(3)DG/T J08-501-1999(上海市工程建設(shè)規(guī)范):?;郀t礦渣粉在水泥混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程;(4)DBJ/T01-64-2002(北京市地方性標(biāo)準(zhǔn)):混凝土礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程;(5)JTJ 275-2000(中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)):海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范。
 
6:國(guó)外有哪些與磨細(xì)礦粉生產(chǎn)或應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范?
答:目前國(guó)外與磨細(xì)礦粉生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范有:(1)英國(guó):BS 6699、BS 146、 BS 4246、 BS 5328;(2)美國(guó):ASTM C989、ASTM C595;(3)日本:JIS A6206、JIS R5211;(4)德國(guó):DIN 1164;(5)歐洲標(biāo)準(zhǔn):ENV 197-1;(6)澳大利亞:AS 3582.2、AS 3792;(7)加拿大:CAN/CSA-A363-M88、CAN/CSA-A362-M88;(8)南非:SABS 1491;(9)印度:IS 455;(10)新加坡:SS 476、SS 477。
 
7:如何確定礦粉(S95級(jí))在混凝土中的摻量?
答:(1)“單摻”礦粉時(shí),可按等量取代原則并根據(jù)以下方法確定礦粉的合適摻量:
(a)對(duì)于地上結(jié)構(gòu)以及有較高早期強(qiáng)度要求的混凝土結(jié)構(gòu),摻量一般為20-30%;
(b)對(duì)于地下結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度要求中等的混凝土結(jié)構(gòu),摻量一般為30-50%;
(c)對(duì)于大體積混凝土或有嚴(yán)格溫升限制的混凝土結(jié)構(gòu),摻量一般為50-65%;
(d)對(duì)于有較高耐久性能要求的特殊混凝土結(jié)構(gòu)(如海工防腐蝕結(jié)構(gòu)、污水處理設(shè)施等),摻量可達(dá)50-70%。
(2)采用“雙摻”粉煤灰和礦粉時(shí),由于受粉煤灰摻量和質(zhì)量波動(dòng)的影響很大,只能根據(jù)上述基本原則,通過具體試驗(yàn)確定各組份正確的摻加量。
 
8:摻礦粉混凝土配合比設(shè)計(jì)有何特點(diǎn)?
答:(1)由于礦粉細(xì)度遠(yuǎn)高于普通水泥(如礦粉420-450m2/kg,普通水泥330-350m2/kg),與空白混凝土相比,摻礦粉混凝土需水量增加約5%;
(2)混凝土配合比設(shè)計(jì)中,應(yīng)通過調(diào)整外加劑摻量的方法使混凝土同時(shí)滿足工作性能和強(qiáng)度要求,不能隨意增加拌和用水。
(3)與普通混凝土一樣,摻礦粉混凝土配比需經(jīng)過(a)初步配合比設(shè)計(jì)、(b)實(shí)驗(yàn)室試配、(c)現(xiàn)場(chǎng)試拌等三個(gè)階段由相關(guān)技術(shù)人員完成。
 
9:摻礦粉混凝土拌和物性能有何特點(diǎn)?
答:與空白混凝土相比,摻加超細(xì)度礦粉混凝土拌和物具有如下基本性能特點(diǎn):
(1)凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),坍落度損失小,對(duì)夏季施工有利;
(2)拌和物粘聚性增加,不易分層離析,可泵性好;
(3)混凝土泌水減少,對(duì)減少沉降開裂有利。
 
10:摻礦粉混凝土對(duì)養(yǎng)護(hù)有何要求?
答:中等摻量(如30-40%)以上礦粉混凝土對(duì)早期養(yǎng)護(hù)條件非常敏感,應(yīng)有嚴(yán)格要求,如:
(1)早期養(yǎng)護(hù)應(yīng)在混凝土終凝前進(jìn)行(如噴灑養(yǎng)護(hù)劑、覆蓋濕麻布或塑料布、等);
(2)水養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為7天;
(3)當(dāng)摻量達(dá)50%以上時(shí),水養(yǎng)護(hù)期應(yīng)延長(zhǎng)至14天。
 
11:蒸汽養(yǎng)護(hù)對(duì)摻礦粉混凝土有何影響?
答:濕-熱養(yǎng)護(hù)對(duì)摻礦粉混凝土尤其有利??刹捎帽绕胀ü杷猁}水泥混凝土稍高的蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度,以提高大摻量礦粉混凝土預(yù)制構(gòu)件的蒸養(yǎng)(出池/窯)強(qiáng)度。但是,由于摻礦粉混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展較普通水泥混凝土慢、受溫度影響敏感,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整或延遲構(gòu)件的預(yù)養(yǎng)時(shí)間(冬季生產(chǎn)尤其如此),以保證混凝土構(gòu)件入蒸養(yǎng)池/窯前具備足夠的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,獲得最佳的蒸養(yǎng)效果。
 
12:為什么摻礦粉混凝土拆模后常常會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色斑斕?
答:(1)這是礦粉混凝土的獨(dú)有特點(diǎn),屬正?,F(xiàn)象,說明混凝土在早期得到很好的養(yǎng)護(hù),有利于其強(qiáng)度等性能的充分發(fā)揮。通常當(dāng)此藍(lán)色斑斕暴露在空氣中3至5天后顏色會(huì)自然褪卻變成正常顏色;
(2)出現(xiàn)藍(lán)色斑斕的原因是由于礦粉水化硬化過程中有微量FeS和MnS生成,該含水化合物呈藍(lán)色。隨著混凝土暴露在空氣中一段時(shí)間后,上述微量化合物會(huì)進(jìn)一步氧化變成FeSO4和MnSO4,藍(lán)色斑斕也就隨之消失。
 
13:摻礦粉混凝土強(qiáng)度發(fā)展有何特點(diǎn)?
答:(1)礦粉摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度發(fā)展有顯著影響,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)與施工要求,通過實(shí)驗(yàn)確定最佳的摻量范圍;
(2)在標(biāo)養(yǎng)條件下,摻量30-50%礦粉混凝土3天抗壓強(qiáng)度約為空白混凝土的50-60%,7天時(shí)達(dá)到70-80%,28天及以后強(qiáng)度與空白混凝土持平并可持續(xù)增長(zhǎng)。
 
14:養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)摻礦粉混凝土強(qiáng)度發(fā)展有何影響?
答:(1)摻礦粉混凝土強(qiáng)度發(fā)展對(duì)養(yǎng)護(hù)溫度較敏感,溫度越低對(duì)其強(qiáng)度發(fā)展越不利;
(2)夏季施工對(duì)摻礦粉混凝土強(qiáng)度發(fā)展有利,但應(yīng)注意混凝土表面保濕,確保其有充分的水化硬化環(huán)境;
(3)冬季施工由于氣溫較低,混凝土強(qiáng)度發(fā)展緩慢,應(yīng)適當(dāng)降低礦粉摻加量同時(shí)遵照國(guó)家有關(guān)冬季施工規(guī)范,采取必要保溫措施,確保其強(qiáng)度滿足要求。
 
15:如何理解結(jié)構(gòu)物中混凝土強(qiáng)度與標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度的區(qū)別?
答:(1)兩種混凝土由于養(yǎng)護(hù)環(huán)境(溫度)不同,強(qiáng)度發(fā)展也完全不同;
(2)結(jié)構(gòu)物中的混凝土實(shí)際處于一個(gè)溫度不斷升高的養(yǎng)護(hù)環(huán)境,其強(qiáng)度發(fā)展一般比處于標(biāo)準(zhǔn)條件下(如RH≥90%,T=20±1oC)養(yǎng)護(hù)的混凝土立方試塊高。
(3)實(shí)驗(yàn)證明,摻礦粉混凝土在絕熱溫升養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度遠(yuǎn)比標(biāo)養(yǎng)下混凝土強(qiáng)度高。
 
16:什么情況下的混凝土應(yīng)考慮使用大摻量礦粉?
答:(1)有嚴(yán)格溫控要求的大體積混凝土(如大型結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)、地下室、隧道、等);
(2)曝露于嚴(yán)酷環(huán)境中的抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)(如港工/海工混凝土結(jié)構(gòu)、污水處理廠、鹽堿地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)、等);
(3)具有潛在堿-骨料反應(yīng)破壞地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu);
(4)自流平(密實(shí))混凝土。
 
17:如何預(yù)測(cè)大體積混凝土的絕熱溫升?
答:混凝土在絕熱條件下可達(dá)到的最高溫度,可參考如下簡(jiǎn)單公式進(jìn)行預(yù)測(cè):
Tc-max=Tc-mix + Rc × C ÷ 100
其中:
Tc-max:絕熱條件下混凝土中心最高溫度(oC);
Tc-mix:澆筑時(shí)拌和物溫度(oC);
Rc:混凝土絕熱溫升率(oC/100kg 膠結(jié)料);
C:混凝土膠結(jié)料用量(kg/m3)。

例:某C50大體積混凝土,礦粉摻量60%,經(jīng)測(cè)定Rc=12.9oC/100kg 膠結(jié)料,C=486kg/m3, Tc-mix=19oC, 絕熱條件下混凝土中心最高溫度可估計(jì)如下:
Tc-max=Tc-mix + Rc × C ÷ 100=19+12.9×486÷100=81.5oC


18:多大尺寸混凝土結(jié)構(gòu)的中心部位可認(rèn)為處于絕熱環(huán)境中?
答:根據(jù)新加坡雙龍集團(tuán)中心實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)混凝土尺寸超過2m×2m×2m時(shí),其中心位置的混凝土已接近絕熱溫升環(huán)境,應(yīng)按絕熱條件來預(yù)測(cè)其可達(dá)到的最高溫度。此預(yù)測(cè)結(jié)果可能比實(shí)際稍高,屬保守預(yù)測(cè)。
 
19:如何才能有效地降低摻礦粉混凝土的絕熱溫升?
答:試驗(yàn)表明,只有當(dāng)混凝土中礦粉摻量超過50%時(shí),才能有效地降低混凝土絕熱溫升;較典型的摻加量為60-70%(“單摻”礦粉時(shí))。
 
20:如何評(píng)價(jià)摻礦粉混凝土的經(jīng)濟(jì)性?
答:以北京地區(qū)2004年3月原材料價(jià)格為參考,C40混凝土生產(chǎn)為例,經(jīng)簡(jiǎn)單測(cè)算,當(dāng)?shù)V粉摻量為20-30%時(shí),混凝土單方成本可降低5-8元;當(dāng)?shù)V粉摻量超過50%時(shí),混凝土單方成本可降低12元以上。

    作者簡(jiǎn)介
    陳恩義
    新加坡昂國(guó)集團(tuán)
    Dr. Chen En Yi
    Business Development (China)
    EnGro Corporation Limited
    Tel: (65) 6561 7978
    Fax: (65) 6561 9770
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