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粉煤灰(矿粉)外加剂
产品执行标准:Q 12 NJ 4841-2013«混凝土用粉煤灰(矿粉)外加剂»  HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂是我公司根据目前市场上混
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产品执行标准:Q/12 NJ 4841-2013«混凝土用粉煤灰(矿粉)外加剂»
  HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂是我公司根据目前市场上混凝土用原材料的实际情况及商品混凝土搅拌站在实际生产经营中所遇到的质量价格等问题,研究开发的一种新型混凝土专用材料。
  众所周知,粉煤灰作为排放量最大的工业废料,在我国目前年排放量已超过亿吨,但利用率较低,提高粉煤灰的利用率和利用水平不仅有重大的环保意义,也带来巨大的经济效益。HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂是我公司响应国家“大量利用工业废渣,减少环境污染”的政策,结合国家“十五”重点攻关项目,根据“大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究和应用”的课题,开发研制成功的具有自主知识产权的高新技术产品。
  近年来,大掺量粉煤灰混凝土(High Volume Fly Ash Concrete 简称HVFAC)已日趋发展成熟,并逐步在桥梁、道路、水力、房建、港口等工程中得到越来越广泛的应用,因此开发HVFAC是一条走“可持续发展”之路,走“绿色建材”之路的新型环保混凝土的技术路线体现,但目前对HVFAC尚没有统一的定义,如何能够最大限度的提高粉煤灰的替代量是我们研究的一个课题。
  目前生产的水泥碱含量不断提高,大掺量的使用粉煤灰可以抑制碱-骨料反应,水泥带入混凝土的C3A含量减少,水化产生的热量减少,减少了砼构件由于内外温差过大而引起其表面开裂的危险。粉煤灰的应用能提高混凝土的密实度和抗渗性能。砼的渗透性与其耐久性间存在着密切的关系,大幅度提高砼的抗渗性是改善砼耐久性的关键。由于粉煤灰中含有大量的玻璃体球形颗粒,内部结构致密,几乎没有裂隙,因而粉煤灰的内比表面积较小,吸附水的能力降低,减小了砼的干缩性,体积稳定性增强,抗裂度提高,同时砼的脆性性质也能得到明显改善。由于粉煤灰与水泥水化产生的Ca(OH)2发生二次反应,能优化砼内部孔结构,产生的C-S-H凝胶堵塞氯离子扩散通道,使砼的抗氯离子渗透性加强,粉煤灰能使砼与钢筋间薄弱的过渡区加强,砼更加密实,氯离子及CO2难以渗入,难以使钢筋锈蚀,砼中的碱含量减少,而水又难以渗入,使碱-集料反应因缺少反应条件而难以发生。
  一般来讲矿渣微粉在砼中取代少量水泥时,砼早期强度略有提高,并能改善砼的工作性能,延缓凝结时间。但以矿粉和粉煤灰双掺的形式来最大限度取代水泥时,随着取代量的增大,砼水化反应速度缓慢,凝结时间较长,早期强度呈下降趋势,但28天强度均有所提高,这是因为矿粉和粉煤灰的活性主要是依赖于水泥水化产物的碱性激发,故砼早期强度呈下降趋势。
  为了加速矿物掺合料早期水化反应速度,提高砼的早期强度,通过化学方法提高矿粉及粉煤灰的活性,促进共同参与早期水化进程,这样才能利用粉煤灰活性微骨料及滚珠效应和矿渣微粉填充颗粒之间的缝隙,改善胶凝材料的级配,减少用水量,且二次水化产物填充砼内部空隙,改善了砼的内部结构组成,使砼更加密实,从而提高砼的抗渗等耐久性指标。
由于粉煤灰要消耗Ca(OH)2,因此HVFAC的碱度将明显降低,如果砼的PH值降到11.5  以下,氢氧化亚铁就会因碱度过低而溶解,引起钢筋钝化膜破坏,而降低砼的护筋性能,此外碱度的降低还有可能降低抗氯离子侵蚀的能力。
粉煤灰的化学成分:

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Loss
54.05 31.5 5.64 1.55 1.12 0.25 0.25
  粉煤灰早期火山灰反应速率由原子或原子团从粉煤灰颗粒表面的溶出来控制,后期反应速率又与原子或原子团通过形成于粉煤灰颗粒周围上的水化生成物层的扩散有关,其火山灰活性主要来自玻璃体,粉煤灰玻璃体中的SiO2 和Al2O3虽然具有化学活性,但这种活性是潜在的,是靠水泥熟料水化产生的Ca(OH)2来激发,发生水化反应的。HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂的掺入使粉煤灰玻璃体中的Si-O 和Al-O键快速断裂,提高粉煤灰的活性,加速水化反应速度,水化产物增加,强度增长较快,生成C/S接近于1的C-S-H胶凝。
  其化学反应方程式为:
  SiO2 + Ca(OH)2+nH2O-- CaO SiO2 (n+1)H2O
  设1克分子活性SiO2可吸收1克分子Ca(OH)2,那麽1克活性SiO2(分子量60)可吸收约1.23克Ca(OH)2(分子量74),粉煤灰极限火山灰反应率最大程度为20%,1克粉煤灰所能吸收的Ca(OH)2最大量约为0.25克,即粉煤灰火山灰反应所需要的最小Ca(OH)2约为粉煤灰的25%。通过用X射线定量分析和差热分析等方法计算Ca(OH)2量约为水泥量的24%,即在粉煤灰水化反应中其与水泥的比例约为1:1。
  依据矿粉和粉煤灰的水化反应机理,通过长期的实验我们研制成功了HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂,使用该产品,补充了水泥、粉煤灰和矿粉在水化、硬化过程中所需要的钙盐、铝盐及硅酸盐,可有效的提高混凝土的早期强度,且后期强度不衰减。为保证化学反应所需要的环境,使砼的强度长期稳定的增长,该产品呈弱碱性。
  通过大量试验证明,在相同配合比(总胶凝材料用量、水胶比)的条件下,使用该外加剂的砼比基准砼3天强度可提高15%左右,28天强度可提高20%左右,60天强度可提高20%左右。砼耐久性能经250次冻融循环其性能指标符合国家规定不受影响。
  在大量试配数据中,选取了极为普遍的数据作如下分析:
  1. 材料:
  (1).水泥:实测强度为48MPa的PO.42.5级水泥
  (2).粉煤灰:F类Ⅱ级
  (3).矿粉:S95
  (4).砂:细度模数为2.5的河砂
  (5).石:5-25mm碎石
  (6).减水剂:实测减水率为19.5%的缓凝高效减水剂。
 
  2.配合比:

编号 等级 水泥 粉煤灰 矿粉 减水剂 HPC
H-01 C30 246 810 1032 170 60 71 6.3 /
H-02 C30 211 792 1039 170 90 88 6.3 4.7
H-03 C30 176 843 1030 160 88 88 6.4 4.2
H-04 C30 140 843 1030 160 106 106 6.4 4.2
H-05 C30 120 843 1030 160 116 116 6.4 4.2
 
  3.抗压强度
编号 R3 R7 R28 R60 R90 R120
H-01 13.5MPa 24.0MPa 36.6MPa 39.0MPa 41.1 MPa 42.7 MPa
H-02 18.0MPa 28.2MPa 39.6MPa 42.9MPa 45.6 MPa 48.4 MPa
H-03 17.1MPa 27.0MPa 38.7MPa 43.1MPa 46.1 MPa 48.9 MPa
H-04 15.5MPa 25.2MPa 36.4MPa 41.4MPa 44.1 MPa 47.3 MPa
H-05 12.9MPa 22.8MPa 34.5MPa 37.5MPa 42.3 MPa 47.0 MPa

  4.抗压强度走势图
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  由以上走势图可分析出经调整的掺用HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂的混凝土与基准混凝土强度走势基本一致,不会影响后期强度。
  为配制出工作性及耐久性优良的高性能混凝土,在使用该产品时还应注意以下几点:
  1.由于矿物掺合料比水泥对水胶比更为敏感,为使矿物掺合料能对砼强度发展的作用明显提高,在配制混凝土时应使水胶比尽量减小。
  2. HT-1型粉煤灰(矿粉)外加剂对水泥和骨料没有特殊要求,与普通混凝土基本相同,但为了配制出成本更低、性能良好的混凝土,还需要掺用高效减水剂,为使砼拌合物具有一定的含气量,改善砼的流动性,建议掺用高效减水剂的同时还要掺用引气剂。
  3.混凝土成型后,养护往往被施工单位所忽视,由于大掺量应用矿物掺合料的混凝土比普通混凝土对养护湿度更为敏感,较长时间的潮湿养护有利于HVFAC的强度发展,特别是长期强度的发展。而且“及时而充分”的湿养护可有效预防砼收缩裂缝的产生。


产品适用范围:
1. 商品混凝土公司及搅拌站;
2. 水泥预制构件及水泥制品行业;
3. 水泥道路建设、混凝土桥梁建设、市政工程建设等;
4. 水力筑坝工程、结构混凝土和大体积混凝土;
5. 粉煤灰、矿粉加工企业;
 
产品使用方法:
本产品使用简单,将其按试配调整的掺量与掺合料、水泥、骨料搅拌均匀即可。
1. 人工加料,用器皿盛装每盘混凝土所需要的该产品,人工直接倒入骨料传送皮带上,与骨料同步进入搅拌机搅拌。
2. 设备加料,采用电子计量(精度0.5%)并与主控微机相联,给料机可将该产品直接输入搅拌机,也可将该产品加到骨料传送皮带上,与骨料同步上料。

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