理论文献
使用矿渣微粉水泥提高建筑寿命
作者:李喜才   发表时间:2014-04-24

引言

住建部副部长仇保兴在第六届国际绿色建筑与建筑节能大会上说我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材,而只能持续25~30年。每年中国消耗全球一半的钢铁和水泥用于建筑业,产生了巨大建筑废物,现在政府号召房地产开发企业提高建筑质量,将目前30年的建筑平均寿命延长至100年。相比中国的35年平均建筑寿命,发达国家建筑,像英国的平均寿命达到了132年,而美国的建筑寿命也达到了74年。

水泥是建筑的主要原材料,水泥的质量和性能决定建筑寿命,一般水泥配制混凝土寿命只有几十年,如果实现百年以上建筑,就需要有一新品种水泥——矿渣微粉水泥,让这种水泥配制混凝土建筑寿命达到几百年。

1.0 水泥

一般水泥的生产是硅酸盐水泥熟料与石膏、矿渣等混合材料混合粉磨到一定的细度,或水泥掺入低等级矿渣微粉(S95级矿渣微粉、小于S95级矿渣微粉或掺入部分粉煤灰的矿渣微粉)勾兑制成各种强度等级水泥。

1.1矿渣水泥物料粒度分析

当矿渣水泥粉磨到比表面积350㎡/㎏时,水泥中的矿渣比表面积才达到220㎡/㎏~280㎡/㎏左右,远远没有达到矿渣微粉比表面积480㎡/㎏以上其活性才能完全发挥出来的技术要求,所以这种矿渣水泥的强度没有得到充分的发挥。

1.2混凝土寿命

利用强度没有得到充分的水泥所配制混凝土强度低,混凝土强度虽然也逐渐增长,但强度增长期只有几十年之后便开始衰减。

2.0矿渣微粉水泥

矿渣微粉水泥能够充分发挥矿渣的活性性能,生产工艺是:

普硅42.5级水泥掺入30%~50%高等级矿渣微粉精确勾兑配或者硅酸盐水泥熟料粉、少量混合材料掺入30%~50%高等级矿渣微粉精确勾兑配制成。这种水泥称之为矿渣微粉水泥。

矿渣微粉水泥是水泥新品种,主要特点体现在混凝土强度高,尤其是后期强度更高,混凝土的后期强度增长期特别长。

2.1矿渣微粉水泥强度指标

矿渣微粉水泥强度按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分,水泥各龄期强度不得低于下表数值。见表1

表1  矿渣微粉水泥强度指标

抗  折  强   度  Mpa

抗  压  强  度  Mpa

3d

7d

28d

3d

7d

28d

  3.5

4.5

6.5

13.0

35

50

2.2高等级矿渣微粉质量要求

高等级矿渣微粉主要特点是比表面积480㎡/㎏~520㎡/㎏,矿渣粉磨中可掺入矿渣助磨剂,但不能掺入粉煤灰、炉渣等材料,确保密度≥2.8 g/cm3。技术指标见表2。

表2 高等级矿渣微粉技术指标

项        目

指   标

 密度g/cm3               ≥

2.8

 比表面积m2/kg           ≥

480~520

  活性指数/%  ≥

7d

80

28d

100

  流动度比/ %               ≥

95

含水量(质量分数)/%     ≤

1.0

  三氧化硫(质量分数)/%   ≤

4.0

  氯离子(质量分数)/%     ≤

0.06

  烧失量(质量分数)/%     ≤

3.0

 玻璃体含量(质量分数)/%  ≥

85

放射性

合格

2.3矿渣微粉等级对混凝土强度的影响

矿渣微粉各等级对混凝土强度的影响较大。S95级矿渣微粉掺入水泥后,7d抗压强度比水泥降低14.4Mpa,28d、90d分别提高7.9Mpa、13.6Mpa;高等级矿渣微粉掺入水泥后,7d、28d、90d抗压强度比水泥分别提高2.6Mpa、19.9Mpa、27.3Mpa。而S95级矿渣微粉与高等级矿渣微粉比较:7d、28d、90d抗压强度分别下降17 Mpa、12Mpa、13.7 Mpa;矿渣微粉578㎡/㎏不如高等级485㎡/㎏的强度高。见表3。

表3 高等级矿渣微粉与S95级矿渣微粉掺入水泥对混凝土强度的影响

水泥

%

矿渣微粉

%

矿渣微粉比表面积

㎡/㎏

矿粉等级

混凝土抗压强度Mpa

7d

28d

90d

100

0



38.5

51.6

64.3

50

50

400

S95

24.1

59.5

77.9

50

50

485

高等级

41.1

71.5

91.6

50

50

578


32.1

71.1

90.2

经过试验比较,高等级矿渣微粉掺入水泥后(即矿渣微粉水泥)混凝土强度逐渐提高,尤其是后期强度更高。

矿渣微粉水泥与一般水泥生产工艺十分相似,为什么矿渣微粉水泥混凝土后期强度增长快?强度增长高?主要是矿渣微粉质量达到高等级或S105级,矿渣的潜在活性得到完全发挥的结果。

从表3试验数据说明:潜在活性得到完全发挥的高等级矿渣微粉等量替代50%水泥,混凝土强度高于原水泥、高于S95级矿渣微粉、高于578㎡/㎏矿渣微粉的强度。

目前,有些矿渣微粉的生产工艺均加入一定比例的粉煤灰助磨,借以提高产量降低电耗,比表面积420㎡/㎏左右。因此,这种矿渣微粉的活性没有得到充完全分的发挥。

2.4混凝土寿命

矿渣微粉水泥(普硅水泥掺入高等级矿渣微粉),可生产优质混凝土,并且改善混凝土的微孔结构,降低水化热,同时可使混凝土界面粘结性能改善;具有较好的分散性,混凝土的和易性能好、脱膜快,早期、后期强度高;可以改善水泥混凝土的抗渗性、抗冻性、增加塌落度。

利用矿渣微粉水泥(高等级矿渣微粉掺入水泥)生产的混凝土强度增长期可达到几百年,混凝土强度远大于同样一般水泥配制混凝土强度的十倍。

3.0矿渣微粉水泥的应用范围

矿渣微粉水泥是配置高性能、大体积、长寿命混凝土的首选物料之一。广泛应用于工业、民用建筑、高速铁路、高架公路、电厂烟囱、桥梁码头、水利工程和地下设施等混凝土工程中。

4.0矿渣微粉水泥的价值

矿渣微粉水泥的价值远远高于普通硅酸盐水泥的价值,目前尚无国家标准。具有矿渣资源的矿渣微粉、水泥企业如果生产矿渣微粉水泥,我们将组织国内水泥行业知名专家、权威科研机构协助你们制定《矿渣微粉水泥企业标准》,推广这一水泥新品种,不但企业能够得到较高的利润,更重要的是矿渣微粉水泥能为基础建筑提高质量,延长建筑寿命。

 

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