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探本穷源,事半功倍 精选

已有 5518 次阅读 2022-12-5 11:57 |系统分类:观点评述


一次学术交流会上,一位著名教授提出来聚羧酸外加剂与片麻岩会发生反应,造成外加剂在混凝土里掺量提高,减水效果变差,混凝土工作性能变差。但这个说法我直观感觉是值得商榷的,因为片麻岩主要由长石、石英组成,片麻岩是中粗粒变晶结构和片麻状或条带状构造的变质岩。按原岩的不同,分由岩浆岩变质而成的“正片麻岩”和由沉积岩变质而成的“副片麻岩”。主要矿物均为石英、长石、角闪石、云母等。一般岩块抗压强度为一百多兆帕,甚至二百兆帕,云母含量多时,母岩抗压强度降低。石英就是二氧化硅,是自然界中最稳定的材料,长石是地表岩石最重要的造岩矿物。长石是长石族矿物的总称,它是一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物。长石是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物。它有很多种,如钠长石、钙长石、钡长石、钡冰长石、微斜长石、正长石,透长石等。长石的化学性质极稳定,除氢氟酸外,常压常温下几乎不被酸、碱所分解,即便反应,当时也不会马上反应,也是很长时间以后的事,与混凝土工作性能变差不该有直接关系。

那为什么会出外加剂相容性差的问题?顺藤摸瓜不断深挖,就是所有的硅质岩石几乎都是火成岩演变而来,地壳是地球的最外层,在地壳下面,是地幔。地幔的上层,与地壳相接的是上地幔,上地幔是软的,也叫软流层。岩浆就在这一层的上部,与地壳相连,岩浆温度大约在1500~3000℃之间,压力为50~150万个大气压,岩浆内有着很多气态水。当岩浆向地上喷涌,压力迅速降低,气态水体积迅速膨胀,越接近地表膨胀量越大,这就造成了几乎所有火成岩存在内部孔隙率,直接造成对水和外加剂吸附性大,这是一个物理现象,与化学性质没多少关联性。特别是凝灰岩、玄武岩、安山岩等,吸附性更为能明显。同时,火成岩容易被风化,风化产物流失,加大了孔隙率,降低了岩石强度、吸附性变大。火成岩风化的最终产物会产生土壤,特别是蒙脱土(石),是类似三明治的21结构,蒙脱土晶层之间以范德华力结合,键能较弱,易解离,因此水或其他极性分子很容易吸附进层间,造成体膨胀能达到三十倍。也就是说,蒙脱土对水和外加剂吸附性更大。

 图片1.png

1 蒙脱石的结构示意图

这就解释了火成岩与外加剂相容性差的问题,是物理吸附,而不是化学反应,对火成岩制成的粗细骨料,除土很重要。这对于矿物学而言很简单,却直接解释了混凝土的问题,对骨料母岩的选用和质量控制也能提供参考。我去一个自己制砂、石的搅拌站企业去考察,他们与我反映混凝土工作性能极不稳定,去了现场发现块石进入鄂式破碎机之前,竟然没有除土的振动喂料机,把除土的压力传到下几级的粗细骨料分离中,这个过程就造成了砂石中的含泥量偏高,特别是阴雨天,泥土黏附在块石上更不好去除,含泥量就更高,搅拌站总试图通过外加剂来解决,事倍功半。

同样,对于钢渣使用,一致很多人心存疑虑,能用?还是不能用?怎么用?

首先要知道,炼钢过程是铁水脱硫脱磷的过程,主要用的反应材料就是氧化钙,方程式如下:

(1)脱硫总反应式:[FeS]+CaO=(CaS)+ [FeO]

(2)脱磷反应方程式:2[P]+4(CaO)5(FeO)=(4CaO.P2O5)+5[Fe]

为了脱硫脱磷,反应方程式的左边CaO是过量的,而炼钢过程的高温使石灰造成过量的氧化钙过烧,从这里知道钢渣作为粗细骨料都尽量不要用,磨细后作为掺合料可以适量应用。

一个学员问我,搅拌站所用的骨料的粒型不错,做出来的骨料压碎值也不高,但混凝土强度却很难提高,问我原因是什么,这个确实难住了我。

我首先问他试块强度是否可靠,试模有无变型,上下口尺寸如何?他说试模没问题,买的标准试模,而且也测量了,没有问题。因为现在太多的试模变型问题、尺寸超差的问题导致混凝土强度本身大幅度下降,也就是测量的值不是真值,干扰了判断,所以保证测量值的准确性是判断的基础。

碎石和卵石等混凝土粗骨料的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。压碎值是指骨料抵抗压碎的性能指标,骨料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力,是衡量石料力学性质的指标。压碎值是按规定试验方法测得的被压碎碎屑的重量与试样总重量之比,以百分数表示。

他我发了几张照片,骨料颗粒粒型确实不错!但是做完压碎值后的照片显示,压碎后针片状很多,属于劈裂状,过筛时候都卡住筛不下来,显得压碎值并不高,并不是强度很高。正常情况下做的压碎值试验,压碎的如图3。也就是说,压碎值并未客观反映骨料本身的抗压碎能力。有时候,即便真实的实验数据,也并不一定可靠!

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2 混凝土搅拌站所用的骨料

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3 正常骨料压碎后照片

这类似是而非的问题很多,不找准压死骆驼的最后一根稻草,也就是真正的症结所在,总会无从下手,做很多无用功。

一个搅拌站实验室主任给我电话,要我去救场,混凝土出机状态很好,到现场就离析了,把外加剂也找来了,调配比,调了两天也调不出来,工地准备要搅拌站停供了。

我去了搅拌站,按他们配比打了一盘,状态很好,放置一两小时,没什么大的变化。实验室主任与我讲,到了搅拌楼,就不行了。这是不应该的,我提议去看下料场,结果就像图4,很多冻冰块混在骨料里。

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4 骨料里的冻块

虽然已到春季,温度上升,但骨料堆里还有很多冻块没有化开,混凝土出机时冻块没化开,看这状态很好,但到了现场融化了,离析了,把料堆扒开晾晒,将冻块化开就自然解决了。

混凝土及工程里的问题千奇百怪,但如果不找准真正的症结所在,只能不断原地踏步,必须探本穷源,才能有效快捷解决问题。



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