泵送混凝土水化热现象探讨

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泵 送 混 凝 土 水 化 热 现 象 探 讨
◆ 梁 薇 薇
( 贵州省黔桂三合水泥有限公司 )
【 摘要】混凝 土在 凝 结硬 化期 间 水泥发 生 水化反 应 放 出大量 水化
加加快 了ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粉的水化 。
热, 根据传 热原理 , 较大体积 混凝 土 内部 的热量散发是 一个 漫长的 随矿粉掺 量增加 , 水化 速率 逐渐降低 , 水化 放热量 减小 ; 当矿 过程 , 本 文 对低 成 本 高性 能 泵 送 混 凝 土 水 化 热 现 象进 行 了 简要 的 粉 掺 量 在 4 0 % 以 内时 , 如7 #、 8 # 最 高 温 峰 及 出 现 时 间相 差 不 大 , 其 分析 。 水化放热量相差 无儿 ; 当掺 量到达 6 0 %( 9 # ) , 最 高 温 峰 现 时 问 【 关 键 词 】泵 送 混凝 土 水 化 热 现 象 与掺 加 4 0 %相比相差不大 , 但 水 化 最 高 温 峰 明 显降 低 , 总 放 热 量 进 步 减少 ; 当掺量达到 8 0 %, 南于取代水 泥量过 高 , 其最 高温 峰及 混 凝 土 在 凝 结 硬 化 期 间水 泥 发 生 水 化 反 应 放 出 大 量 水 化 热 , 现 时间明显 落后 于掺量 为 6 0 % 的拌 和料 。可 以得 出, 掺加 矿粉 根据 传热原理 , 较 大体 积混凝 土 内部 的热量 散发 是一个 漫长 的过 会降低水 泥水化放 热量 , 减少 南于水化温升 造成的温度 裂缝 : 矿粉 程, 水化热导致 内部混凝 土的温度不断上升 , 而混凝 土表 面的温度 掺量为 4 0 % ~6 0 %会 明显 降 低混 凝 土水 化 热 ; 当掺量 达 到 8 0 % 由 于 空气 的 热 交 换 要 比 内 部 混 凝 土 低 , 特 别 是 遇 到 寒 流 或 气 温 显 时, 虽然能够 大幅度 降低 混凝 土水 化热 , 但 由于过于延 长最高温 峰 著变化 时 , 内外 温 差 将 在 混 凝 土表 面 引 起 很 大 的 拉 应 力 ; 在 后 期 的 现时间 , 会 对 混 凝 土凝 结 时 间及 早 期 强度 带 来 不利 影 响 。 降温冷却过程 中 , 由于基础或 旧混凝土 的约束 , 又会在 混凝土 内部 三、 粉 煤灰 、 矿 粉 复 掺 对 水 化 热 的 影 响 引 起 拉 应 力 。 当这 些 拉 应 力 超 过 混 凝 上 的 抗 拉 强 度 时 , 即 会 现 目前 围 内一 般 系 统 研 究 了 粉 煤 灰 、 矿 粉 单 掺 对 水 泥 水 化 放 热 裂缝 。 的影响 , 缺乏粉煤灰 、 矿粉复掺对水泥水化放热系统研究 。 实 现 混 凝 土 减 少 水 化 温 升 的技 术 途 径 1 、 当粉煤 灰与矿粉掺量相同时 , 放热 曲线如 5 # 和8 # 。掺 矿粉 1 、 减 少 水 泥 总用 量 , 以 便 降 低 混 凝 土 内 部 水 泥 水 化 引 起 的 的水 泥 水 化 速 率 要 明显 高 于 掺粉 煤灰 , 最 高 温 峰 出现 时 间 要 早 , 最 温升。 高温峰也较粉煤灰 高 , 说 明矿 粉发 生二次水 化反 , 应 早于 粉煤 灰 , 2、 掺 加矿物掺和料 , 如矿粉 、 粉煤灰等 。 即水 化 活 性 法 。 3 、 降低 混 凝 土 在 生 产 过 程 中原 材 料 进 入 搅 拌 , 设 备 的 初 始 温 2 、 当二者复掺 取代水 泥量 为 4 0 %时, 与 粉煤 灰 、 矿 粉 各 单 掺 度, 然而在生产 中操作难度 较大。 4 0 % 比较 , 由 于粉 煤灰 水 化 活性 较 矿 粉 差 , 矿 粉 复 掺 粉 煤 灰 相 对 单 4 、 加 强施 工养护 , 如采取 降 温 、 保 温法 , 这 需要施 工单 位密 切 掺 矿 粉 能 够 降 低 拌 和物 水 化 速 率 。 配合 。采取上 述综 合措施 可 以总体 降低混 凝土 内部 水化 温升 , 减 3、 矿粉取代水泥 6 0 %, 相对取 代水 泥 4 0 %( 单 掺或 复掺 ) , 水 少 由 于温 度 应 力 导 致 混 凝 土 结 构 开 裂 的概 率 。 化最 高温峰明显较低 , 现最 高温峰时间比单掺 4 0 %矿粉 略长 , 比 随粉煤灰 掺量增加 , 水化放热逐 渐降低 , 这是 由于粉煤灰部 分 单 掺粉煤灰及复掺要短 , 即单掺 6 0 %矿粉不 会较长 时间地延 长拌 取 代 了水 泥 , 减 少 了水 泥 用 量 。在 水 泥水 化 初 期 , 粉 煤 灰 很 少 参 与 和物 水 化 放 热 时 间 。 水 化 反 应 。随 水 泥 水 化 的进 行 , 由于 介 质 中 C H 浓 度 加 大 和 向空 隙 4 、 当粉煤灰 、 矿粉 复掺达 到 6 0 %时, 明显 看 相 比单掺 6 0 % 的渗透能力的增强 , C H与粉煤灰颗粒开始频 繁地接触并 进行水化 矿粉 9 # , 水化最 高温峰基本相 同, 现 最 高 温 峰 时 间延 长 达 5 h , 即 反应 , 生成 C S H 凝 胶 。生 成 C S H 凝 胶 所 放 的 热 量 远 远 小 于 C 3 A 取代水 泥 , 6 0 %时 , 掺加 2 0 % 的粉 , 煤灰 能够明显延 长拌 和物 水化 和C a S水 化 反 应 的放 热 量 , 并且生成 C S H凝 胶 的 反应 较 为 缓 慢 , 需 放热 时间。 要 经历较长一段时间 。所 以随着粉煤 灰掺量 的增 加水化 热降低也 综上所述 , 粉煤灰 、 矿 粉复掺取 代水泥 6 0 %时 , 不 会 降 低 二 次 就越 大。但 是粉煤灰掺量的线性增加并 没有引起 水化热 的线性降 水化反应 , 但 可以 延 长 低, 而是 比线性值更低 , 这 是 因为粉 煤灰起 到一 定 的扩散作 用 , 分 水化放热 时间 , 减 少 拌 和 物 早 期 集 中放 热 , 在 体 积 较 大 T 程施 散 了水泥 颗粒 , 一定程度上减缓 了水 化反应 , 降低 了水化 热。 工中便于热量散发 , 减小 了由于 内部温 升较外 部过高 而产 生温 度 相对不 掺粉煤灰 , 掺加 3 0 %( 4 # ) 粉 煤 灰 放 热 峰 出现 时 间 延 长 裂缝的概率 。 约2 h , 最高温度降低 1 0 ℃左右 ; 掺量 达 到 5 0 %( 6 # ) , 最 高 温 度 比 不 四、 矿 粉 热催 化效 应 掺粉煤灰 ( 1 # ) 降低约 1 5 ℃, 放 热峰出现时间明显滞后 达 6 h 。可以 在系统研究同标水 化热测 定方 法后 , 同 时 研 究 r在 不 同 环 境 看 出, 粉煤灰在混凝上 中掺 量在 3 0 % 以内能够 明显降低 混凝 土水 温度下水泥水化放热规律 , 发 现 在较 高 环 境 温 度 时 , 矿粉 会发生热 化热 , 此 时对 混凝 土强度 及凝 结时 间影 响不大 ; 但 掺量 达到 5 0 % 催 化效应。 时, 虽然 能进一步 降低 最 高温 度 , 且 使放 热 峰 出现 时间 大 幅度滞 1 、 水化 温升规律当拌和料温 度为 2 0~c时 , 最高温 峰 现在 后, 但 由于水 化速率过慢 , 对混 凝土凝结时 间及 早期强度 有较大 的 3 3 . 6 h , 其最高温度为 4 0 . 9 。 C, 然 而 当拌 和 料 初 始 温 度 为 4 4 . 3  ̄ C, 外 负面影响 。 界温 度 为 8 0  ̄ C时 , 最 高 温 峰 及 出现 时 间 与 之 明 显 不 问 , 最 高 温 度 提 二、 矿 粉 对 水 化 热 的 影 响 高至 8 2 . 9 ℃, 出现时间提前至 2 0 . 5 h 。 矿粉玻璃体具有三维 的 空间 网络状 结构 , 彤 成 空 间 网 络 的 是 2 、 热 催 化 效 应 从 研 究 中发 现 , 如果在较 高温度条件 下 , 矿 粉 会 S i O 、 A1 2 0 , : 等氧化物 , 而G a +、 M g +等 金 属 离 子 嵌 布 在 网 络 的 加速水化 , 随水化加速物料温度进一步提高 , 这 样 即 使 没 有 外 加 热 空 隙 中 。从 矿 粉 玻 璃 体 中 各 种 键 的 强 度 来 看 , S i 一 0单 键 的 单键 量, 水 化还会进一步加速 , 最 终 导致 拌 和料 温度 持 续 增 高 的 现 象 。 强度最 大 , 冈 而 在矿 粉玻 璃 体 结 构 中 [ S i 0 4] 的 聚 合程 度 越低 , 当拌 和料 温度 较高 时 , m现 了三 个峰 值 , 第 峰 是水化 放 热 S i O 、 A1 2 0 键 的数 量 越 少 , 就 越 不稳 定 , 从 而 就 具 有 较 高 的 化 学 峰; 第二个 峰值可能是 由于 矿粉 中活性 S i O ,及 A 1 2 0 与 C H反应 活性 。当与水作用 时特别 是在有 激发 剂 的条件下 , 较 易使 玻璃 体 生成水化凝胶 , 同时 在石 膏参 与 下生 成 A F t , 由于掺 人 了 4 0 %矿 结构解离重新组合形 成水 化产 物 , 呈现 胶凝 性。熟料 的水 化反应 粉, 导致 反应 中石膏 的量不足 , 且 由于温度较 高 , 出现 了由 A F t 向 形 成的 C t t 的碱性溶液是造成矿粉溶解 的首要条 件 , 同时 O H 离 A F o 转化的现象 ; r 第 三个 峰值可能是 由于在较 高温度 下 , 加 速 了矿 子 浓度 不断增加 , 较 轻的水 分子 等易进 人矿 粉 网状结 构的 内部空 粉 的水化作用 , 消耗 了体系 中的 c +及 A 1 +, 从 而使 矿粉 的水 穴, 高活性 阳离子互相作 用促进矿粉的分解 和溶解 , 在掺人石 膏 的 化加速进行 , 造 成 混 凝 土 内部 持 续 保 持 高 温 。 情 况下 , 反应 中消耗 了体 系溶 液 中的 c +、 A l a+等离子 , 从 而更
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