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銀灰巖專用石粉助磨劑的研究與應用

2016-05-23 22:24:47

 

作者:黃煌 王 恒 謝體云 歐鵬 張汶婷

摘要:本文通過復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的銀灰巖石粉需水量過高的問題。本文通過研究發現,加入我公司自主研發的銀灰巖專用石粉助磨劑后,銀灰巖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。使用助磨劑的銀灰巖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。

關鍵詞:銀灰巖;石粉助磨劑;膠砂流動度;混凝土;活性指數;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,當它被粉磨至一定細度后作為混合材摻入水泥中時,可以優化水泥的顆粒級配,有利于改善混凝土的孔結構[1]。質量好的石粉主要取決于石粉中CaCO3的純度,當石粉的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,石灰石粉已經廣泛應用于混凝土產品當中[3]。李正士[4]結合成功應用的工程實例,論證了石灰石粉作為混凝土摻合料的可行性和現行環境的必要性。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,這種巖石與石灰巖物理化學性質很相似。當地的石粉主要供應給攪拌站使用,而攪拌站對石粉的需水量要求是接近于100%,針對這一情況,我公司成立了研發小組,實地走訪取樣,對銀灰巖需水量過大問題進行了系統的研究,開發出了一種銀灰巖專用的石粉助磨劑。

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,廣西梧州市銀灰巖,華潤P.O42.5水泥,標準砂等。銀灰巖和水泥的化學成分見表1和表2。

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1.試驗方法

1. 2. 1 小磨試驗

1.用顎式破碎機對銀灰巖礦石進行預破碎;

2.用實驗室標準球磨機 (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

70%的華潤水泥P.O.42.530%石粉制成水泥-石粉復合膠凝粉體材料,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。

2實驗結果與分析

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。

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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,活性指數逐漸降低,石粉的流動度變大。當粉磨時間為15min時,石粉的流動度比與基準樣持平。但此時石粉的細度篩余量過大,活性指數較低??紤]到石粉活性與細度的關系以及石粉細度對混凝土性能的影響,結合廣西某石粉廠對銀灰巖石粉的生產控制指標,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。

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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,當助磨劑摻量為0.15%時,石粉的流動度能達到基準樣的流動度。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生陰離子效應和中性聚氧乙烯長側鏈的空間阻礙作用,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。

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注:設計強度為C30,配合比設計坍落度要求180mm±30mm。

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注:設計強度為C60,配合比設計坍落度要求210mm±30mm。

從表5和表6可以看出,銀灰巖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。這是因為銀灰巖本身需水量大,粘聚性較好,所以加入銀灰巖石粉后,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巖石粉摻量的影響,實際生產過程中,商品混凝土攪拌站,可以根據所需工作性能,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巖石粉對混凝土工作性能的影響見表7和表8。

6.png

注:對比組為不摻石粉樣,其他組的石粉摻量占膠凝材料20%,設計強度為C30,配合比設計坍落度要求180mm±30mm。

7.png

注:對比組為不摻石粉樣,其他組的石粉摻量占膠凝材料20%,設計強度為C60,配合比設計坍落度要求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,銀灰巖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 論

本文利用三乙醇胺與聚羧酸系助磨劑等進行復配,配制出了一種石粉專用助磨劑,成功解決了銀灰巖石粉摻入混凝土中流動性較差的問題。另外,加入助磨劑后,可以有效的激發石粉的潛在活性,從而提高石粉的活性指數。本試驗最終得出以下4個結論:

1.石粉專用助磨劑摻量為0.20%時,可以使銀灰巖石粉的活性指數從空白樣的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,但活性指數會變??; 

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

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