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石粉在混凝土中的作用机理
关于石粉在混凝土中的作用机理主要有两种观点:一种观点认为石粉没有活性,在混凝土中起填充效应。石粉对胶凝材料起到一定填充效应,能够改善混凝土的孔隙特征、浆和集料的界面结构;另一种观点认为石粉具有一定的火山灰活性,能够发挥火山灰效应。除了以上两种作用,石粉还能参与水泥水化反应,对混凝土的工作性和耐久性都有一定影响。根据石粉的作用机理,石粉在混凝土中的可取代部分细骨料或者作为碾压混凝土掺合料。

在粉煤灰相对匮乏的地区,或长距离运输粉煤灰影响碾压混凝土筑坝经济性的情况下,以石粉代替部分粉煤灰应用于碾压混凝土,既可以降低工程造价,又可以保护环境,还可以降低混凝土的温升,提高碾压混凝土的和易性和可碾性,具有良好的经济效益和社会效益,且有助于提高大体积碾压混凝土的抗裂性。因此考虑用石粉取代部分细骨料或者采用石粉作为碾压混凝土的掺和料代替部分粉煤灰,设计出满足施工要求的配合比是完全可行的。

胶凝材料用量及粉煤灰所占比例在进行配合比参数设计时,为混凝土的耐久性,混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内,不仅有低限要求,同时,对于C30及以下混凝土,胶凝材料总量不宜400kg/m3,C35~C40不宜450kg/m3。铁路客运专线大力提倡使用粉煤灰、矿渣粉等矿物掺和料,与普通硅酸盐水泥一起作为胶凝材料。使用粉煤灰等矿物掺和料,不单地考虑降低混凝土成本,是为了混凝土耐久性的需要,特别是可以有效改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力(包括氯化物侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等)。国内外的大量研究表明,粉煤灰的掺量在20%以上时,改善混凝土耐久性的效果较佳,更有研究资料表明,粉煤灰的大掺量可达到50%左右。在《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》中明确规定,一般情况下,矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%,当大于30%时,混凝土的水胶比不得大于0.45。

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