天然珍珠巖用作高性能類混凝土摻合料經(jīng)濟(jì)社會效益明顯
天然珍珠巖屬流紋巖類,是一種火山噴出的酸性玻璃質(zhì)熔巖,因廣泛具有珍珠裂隙構(gòu)造而得名。目前工業(yè)上利用的是膨脹珍珠巖[1 ] ,是由天然珍珠巖經(jīng)熱處理膨脹而制成的一種輕質(zhì)高效能保溫絕緣材料,主要用于建筑工業(yè)作灰泥砂漿、混凝土的集料,也可用于其它方面的填充料或配料組份。因此, 工業(yè)上對珍珠巖礦石的質(zhì)量評價(jià)最主要的指標(biāo),是其膨脹性能。
我國分布有眾多的珍珠巖資源,但其膨脹性能大多數(shù)較差,因而工業(yè)上作為輕質(zhì)保溫絕緣材料的應(yīng)用價(jià)值不大。作者選取江西省金溪縣滸灣鎮(zhèn)的天然珍珠巖,研究其磨細(xì)粉用于高性能混凝土中作摻合料的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:珍珠巖磨細(xì)粉是高性能混凝土的優(yōu)質(zhì)摻合料,它具有較高的火山灰活性,可在高性能混凝土中適量替代高標(biāo)號水泥,并使混凝土最主要的性能———工作度、后期抗壓強(qiáng)度和耐久性有所提高。這為天然珍珠巖(特別是膨脹性較差的珍珠巖) 在工業(yè)應(yīng)用上,開辟了新的領(lǐng)域,同時(shí)也為當(dāng)前日益發(fā)展的高性能混凝土提供了一種物美價(jià)廉的必備原料組份———摻合料。其經(jīng)濟(jì)意義在于摻合料替代部分水泥,降低了混凝土生產(chǎn)成本,并且有著促進(jìn)“綠色”建材發(fā)展的社會效益[2 ] 。
1 珍珠巖特征
產(chǎn)于江西金溪的天然珍珠巖,呈紅色,玻璃光澤,斷口呈參差狀或鋸齒狀,偶見貝殼狀;其密度較小,手感較輕,這與其含氣孔有關(guān),氣孔多為微孔狀或細(xì)孔狀。珍珠巖以玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)為主,還有雛晶結(jié)構(gòu)、玻基斑狀結(jié)構(gòu),其中斑晶含量5 %~20 %不等, 基質(zhì)部分具有流紋構(gòu)造。巖石為塊狀構(gòu)造,產(chǎn)于早白堊( K1) 酸性火山巖地層中。
珍珠巖化學(xué)成份全分析結(jié)果(wt %): SiO2 , 6189 ; Al2O3 , 10151 ; Fe2O3 , 2148 ; MnO , 0104 ; Na2O , 0180 ; K2O , 8125 ; TiO2 , 0107 ; CaO , 0112 ; MgO ,0106 ;P2O5 ,0103 ;H2O ,0131 ;Loss ,0164 。
2 珍珠巖摻合料制作加工
珍珠巖加工制成高性能混凝土摻合料的工藝方法較簡單,主要有以下二個(gè)過程。
2.1 珍珠巖破碎研磨成細(xì)粉
天然珍珠巖用機(jī)械逐級破碎成細(xì)粒(粒徑< 5mm) 后,進(jìn)入干式研磨。研磨工藝可采用水泥生料或熟料研磨工藝設(shè)備,即筒式球磨機(jī),也可選用振動磨、攪拌磨、雷蒙磨、對輥磨、氣流磨或離心磨等。珍珠巖含一定量微細(xì)氣孔, 有益于研磨成細(xì)粉體。無論何種研磨工藝,珍珠巖粉體技術(shù)指標(biāo)均以細(xì)度表示,即按水泥細(xì)度檢測法檢驗(yàn):80μm 方孔水篩余量< 5 % ,相當(dāng)于45μm 方孔篩余量< 12 % ,還要求顆粒級配連續(xù)、合理。
2.2 添加、混勻激發(fā)劑
珍珠巖混凝土摻合料,由珍珠巖磨細(xì)粉添加少量無機(jī)化工產(chǎn)品作激發(fā)劑(鈣型堿和硫酸鹽配比混合物) 混合而成。激發(fā)劑的功效作用,是進(jìn)一步促進(jìn)珍珠巖粉中盡可能多的活性SiO2 參與二次水化反應(yīng),以形成更多的C2S2H 凝膠,提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。激發(fā)劑可在珍珠巖磨成細(xì)粉后添加混勻,也可在混凝土配料、攪拌過程中與水泥、珍珠巖粉一起共同加入混勻。
3 珍珠巖摻合料對混凝土性能的影響
3.1 高性能混凝土原材料
水泥:江西水泥廠產(chǎn)萬年青牌P.O.525 # R 型水泥;
砂:中粗河砂,μf = 2.61 ;
石:石灰?guī)r碎石,最大粒徑25mm ,壓碎指標(biāo)值σ= 714 ;
高效減水劑:湛江外加劑廠產(chǎn)FDN 粉劑;
摻合料:珍珠巖粉摻合料,細(xì)度為80μm 方孔水篩篩余量2.2 %。
3.2 高性能混凝土配合比
按表1 所列,配制強(qiáng)度等級為C50~C80 的高性能混凝土。
3.3 珍珠巖摻合料對高性能混凝土性能的影響