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银灰岩专用石粉助磨剂的研究与应用

2016-05-23 22:24:47

 

作者:黄煌 王 恒 谢体云 欧鹏 张汶婷

摘要:本文通过复配的方式制备出了一种具有助磨、增强、减水效果的石粉专用助磨剂,成功解决了广西某石粉厂生产的银灰岩石粉需水量过高的问题。本文通过研究发现,加入我公司自主研发的银灰岩专用石粉助磨剂后,银灰岩石粉的流动度比大幅提高,从原来的94%提高到了104%,并且石粉的潜在活性也得到了激发。使用助磨剂的银灰岩石粉作为混合材掺入新拌混凝土中可以有效的改善新拌混凝土的和易性。

关键词:银灰岩;石粉助磨剂;胶砂流动度;混凝土;活性指数;坍落度

引  言

石粉是一种粉磨至一定细度的石头粉末。它的主要成分是CaCO3,当它被粉磨至一定细度后作为混合材掺入水泥中时,可以优化水泥的颗粒级配,有利于改善混凝土的孔结构[1]。质量好的石粉主要取决于石粉中CaCO3的纯度,当石粉的CaCO3含量较高并且被粉磨至理想细度时,石粉能与水泥形成柔软的浆体,从而有效的改善混凝土的和易性[2]。在日本,石灰石粉已经广泛应用于混凝土产品当中[3]。李正士[4]结合成功应用的工程实例,论证了石灰石粉作为混凝土掺合料的可行性和现行环境的必要性。袁航[5]等人研究了石灰石粉细度对混凝土性能的影响。刘娟红[6]等人研究了石灰石粉对混凝土工作性能和强度的影响。就目前笔者掌握的资料[7]-[15]来看,对石粉在混凝土中应用的研究较多,但是对利用石粉助磨剂改善石粉流动性和活性指数的研究基本没有。本文主要针对具有广西地方特色的银灰性岩开展胶砂流动度和活性指数试验以及混凝土试配试验,旨在解决该石粉的需水量过大的问题。

石粉的活性偏低,需水量大是制约其在混凝土中应用的两个大难题,广西拥有着丰富的石灰石矿山资源,地处广西东南部的梧州市主要分布的矿山资源是银灰性岩,这种岩石与石灰岩物理化学性质很相似。当地的石粉主要供应给搅拌站使用,而搅拌站对石粉的需水量要求是接近于100%,针对这一情况,我公司成立了研发小组,实地走访取样,对银灰岩需水量过大问题进行了系统的研究,开发出了一种银灰岩专用的石粉助磨剂。

1原料和试验方法

1.1 原料

三乙醇胺,聚合多元醇,聚羧酸,糖蜜,活化剂,广西梧州市银灰岩,华润P.O42.5水泥,标准砂等。银灰岩和水泥的化学成分见表1和表2。

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1.试验方法

1. 2. 1 小磨试验

1.用颚式破碎机对银灰岩矿石进行预破碎;

2.用实验室标准球磨机 (Φ500mm×500mm)对银灰性岩进行粉磨;

3.将粉磨后的物料过0.9mm方孔筛后进行粉体细度、比表面积、强度性能测试。

1.2.2 石粉胶砂流动度测定

70%的华润水泥P.O.42.530%石粉制成水泥-石粉复合胶凝粉体材料,参照GB/T2491-2005进行水泥-石粉体系的胶砂流动度测定。

1.2.3胶砂强度测定 

以70%的华润水泥P.O.42.5加30%的石粉制成水泥-石粉复合胶凝粉体材料,参照GB/T17671-1999测定7d、28d胶砂强度,再换算出石粉的活性指数。

2实验结果与分析

2.1粉磨时间对石粉各方面性能的影响  

粉磨时间对石粉性能的影响见表3。

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由表3可知,随着粉磨时间的减少,石粉的比表面积逐渐减小,细度筛余量值逐渐增大,活性指数逐渐降低,石粉的流动度变大。当粉磨时间为15min时,石粉的流动度比与基准样持平。但此时石粉的细度筛余量过大,活性指数较低。考虑到石粉活性与细度的关系以及石粉细度对混凝土性能的影响,结合广西某石粉厂对银灰岩石粉的生产控制指标,确定了石粉的小磨试验粉磨时间为25min,可以得到与实际生产情况相近的石粉。 

2.2助磨剂对石粉各方面性能的影响

粉磨时间为25分钟,助磨剂掺量对石粉性能的影响见表4。

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从表4中可以看出随着助磨剂掺量的提高,石粉的流动度比会增大,当助磨剂掺量为0.15%时,石粉的流动度能达到基准样的流动度。石粉助磨剂之所以可以提高石粉的流动性能是因为石粉助磨剂中含有一些活性组分,这些活性组分是一些高分子聚合物,它们可以吸附在石粉的表面,降低石粉的表面能,使水分能更容易润湿石粉的表面,从而提高石粉的流动性。同时这些高分子聚合物中含有亲水作用的有机阴离子基团,其大分子链上的羧基会产生阴离子效应和中性聚氧乙烯长侧链的空间阻碍作用,使得其具有良好的分散作用。三乙醇胺能吸附在石粉表面,阻碍石粉裂纹的愈合,使其容易形成球形颗粒,增加了石粉的易磨性,降低石粉的细度,同时又激发了石粉的活性。

2.3 石粉及石粉专用助磨剂对混凝土性能的影响

2.3.1原材料

1. 水泥:兴安海螺P.O42.5;

2. 砂子:河沙,细度模数2.9,含泥量3.0。

3. 石子:桂林某石场,13石。

4. 粉煤灰:苏桥电厂II级灰。

5. 矿粉:湖南某矿粉厂。

6. 石粉:梧州某石粉厂。

7. 石灰石粉专用助磨剂:试验室自制,配方组成为三乙醇胺15%,聚合多元醇10%,聚羧酸10%,糖蜜5%,活化剂6%,饱和盐水54%。

2.3.2试验结果与分析

石粉按百分比掺量掺入新拌混凝土后对其工作性能的影响见表5和表6。

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注:设计强度为C30,配合比设计坍落度要求180mm±30mm。

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注:设计强度为C60,配合比设计坍落度要求210mm±30mm。

从表5和表6可以看出,银灰岩石粉的掺量对混凝土的工作性能影响较大,随着银灰性岩石粉掺量的增大,混凝土的流动性迅速下降。这是因为银灰岩本身需水量大,粘聚性较好,所以加入银灰岩石粉后,混凝土的粘聚性变好,但是流动性变小。这说明,新拌混凝土的工作性能易受银灰岩石粉掺量的影响,实际生产过程中,商品混凝土搅拌站,可以根据所需工作性能,选择合适的石粉掺量。

添加了不同掺量的石粉专用助磨剂粉磨的银灰岩石粉对混凝土工作性能的影响见表7和表8

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注:对比组为不掺石粉样,其他组的石粉掺量占胶凝材料20%,设计强度为C30,配合比设计坍落度要求180mm±30mm。

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注:对比组为不掺石粉样,其他组的石粉掺量占胶凝材料20%,设计强度为C60,配合比设计坍落度要求210mm±30mm。

从表7和表8可以看出随着石粉助磨剂掺量的提高,混凝土的流动性变好,这是因为助磨剂中的活性组分对石粉具有较好的分散作用,同时由于石粉助磨剂中表面活性组分改变了石粉的表面能,这使得水分能更有效率的润湿石粉的表面,从而提高石粉的流动性能。另外,由于设计强度的不同,助磨剂对不同强度的混凝土的流动性影响存在一定的差异,但是不容置疑的是,银灰岩通过添加专用助磨剂粉磨后,可以有效解决其流动性较差的问题。 此外,助磨剂中加入了聚羧酸系助磨剂以及糖蜜,对混凝土的保坍性能有一定的提高作用。

3结 论

本文利用三乙醇胺与聚羧酸系助磨剂等进行复配,配制出了一种石粉专用助磨剂,成功解决了银灰岩石粉掺入混凝土中流动性较差的问题。另外,加入助磨剂后,可以有效的激发石粉的潜在活性,从而提高石粉的活性指数。本试验最终得出以下4个结论:

1.石粉专用助磨剂掺量为0.20%时,可以使银灰岩石粉的活性指数从空白样的65%增长到75%;

2.增大银灰性岩石粉的细度筛余值可以提高石粉的流动度,但活性指数会变小; 

3.石粉专用助磨剂掺量为0.2%时,可以使银灰性岩的流动度比从空白样的94%增长到104%;

4.银灰性岩石粉掺量为20%,石粉专用助磨剂掺量为0.2%时,可以使新拌混凝土具有较好的工作性能。

参 考 文 献

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[3] M.Daimon ,E.Sakai,涂成厚.石灰石粉的应用[J].国外建材科技.1999.第4期17-20.

[4] 李正士.我国石灰石粉作为矿物掺合料对混凝土性能影响的研究进展[J].四川建材.2012.第3期20-23.

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