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解讀機制砂亞甲藍MB值

2019-12-13 09:29

MB值可靠性多大?

由于機制砂生產工藝的特點,機制砂中泥粉與石粉是混合的,并且較低泥含量就對混凝土的和易性、強度及耐久性方面產生比石粉更大的影響,一直以來、機制砂的含泥量是通過檢測亞甲藍MB值來進行評價和衡量的,在建筑用砂國家標準對亞甲藍值、石粉含量及檢測方法做了明確規定,但在日常生產檢測中,機制砂亞甲藍值檢測的作用,不同的數值代表什么情況,可靠性究竟有多大,這是很少說明的。

一、亞甲藍值檢測的作用及原理

亞甲藍值(以下簡稱MB值)是確定機制砂中是否存在膨脹性粘土礦物(泥粉)并確定其含量的整體指標。機制砂檢測中,主要是反映小于0.075㎜的細顆粒主要是石粉還是泥粉的作用。

MB值檢測的試驗原理是向集料與水攪拌制成的懸濁液中不斷如入亞甲藍溶液,每加入一定量的亞甲藍溶液后,亞甲藍為細集料中的粉料所吸附,用玻璃棒沾取少許懸濁液滴到濾紙上觀察是否有游離的亞甲藍放射出的淺藍色色暈,判斷集料對染料溶液的吸附情況。通過色暈試驗,確定添加亞甲藍染料的終點,直到該染料停止表面吸附。當出現游離的亞甲藍(以淺藍色色暈寬度1㎜左右作為標準)時,計算亞甲藍值MBV,計算結果表示為每1000g試樣吸收的亞甲藍的克數。

二、泥粉(黏土粉)的基本特性及測量準確性黏土(泥粉)主要是蒙脫土、蛭石、純高嶺土等礦物,他們顆粒小、表面疏松多孔,比表面積大,對亞甲藍染料有極大的吸附能力,而純石粉的吸附能力就小的多,根據有關資料,10%的純石粉MB值為0.35,20%的純石粉僅為0.75,變化非常的小,說明機制砂純石粉對亞甲藍不敏感。不言而喻,石粉對MB值的影響是較小的,MB值的變化主要與黏土增量有關,根據葉建雄、李貞等人的研究,也有同樣的結論。

在石粉對MB值影響較小的情況,只要證明黏土與MB值變化呈線性關系并強先關就可以了。根據JGJ52標準編寫組的數據,如果在純石粉加入一定量的黏土(泥粉)進行MB值測試,根據機制砂生產中10%左右的石粉較為常見,我們以10%為基準,加入不同比例的黏土,完全可以看點明顯的變化(下圖),比如3%對應的MB就達到了1.35,同時其相關系數高達0.9959;這說明用亞甲藍法檢測石粉中的黏土含量精確度是很高的。標準中確定機制砂MB小于1.4,含粉量小于10%是可以使用的。

為了標準的科學性,做一個實驗,用干凈的石灰石破碎成機制砂,然后進行檢測,機制砂細度模數為3.1,石粉含量為7.8%,MB值僅為0.7,完全與標準相符。

1、對機制砂中小于0.075㎜的細顆粒經亞甲藍試驗是為了證明石粉中是否含泥及其增量情況,同時也說明其方式可行的。

2、一般情況,如果機制砂亞甲藍值在0.3-0.7左右,說明其泥含量是非常少的,也說明石粉顆粒表面致密黏土性雜質較少。

3、加強MB值檢測,強化含泥量的控制,也是更好的利用石粉,減少石粉浪費,保證混凝土質量的有效方法。

三、機制砂MB值對路面混凝土力學性能的影響

當混凝土強度較低時,尤其是機制砂混凝土,離析、泌水的傾向較為明顯,混凝土中的自由水易于富集在粗集料表面,弱化了混凝土的界面過渡區,降低了混凝土的力學性能。當機制砂中含有一定的泥粉時(即MB值提高),改善了新拌混凝土的保水性,自由水在粗集料表面富集的狀況得到了改善,提高了硬化混凝土界面過渡區性能,在一定程度上改善了路面混凝土的力學性能。但從另一方面來講,機制砂中泥粉含量的提高,妨礙了水泥水化的正常反應,降低了水泥石的強度,且隨著泥粉含量的提高,混凝土內部的大量自由水被泥粉所吸附,硬化后內部形成大量的微小裂紋,降低了機制砂混凝土的力學性能。路面機制砂混凝土的力學性能受MB值的這兩種作用共同影響,當MB值較小時(即泥粉含量較低時),MB值的增強效應較為明顯,混凝土的力學性能呈現增強趨勢;但當MB值較大時,泥粉的劣化作用更加顯著,導致混凝土力學性能呈現下降趨勢。兩種作用效果共同影響了混凝土的力學性能,但影響的效果隨著MB值的變化呈現不同的狀態。

機制砂MB值對C50強度等級混凝土力學性能的變化趨勢與C30強度等級混凝土的基本相同。但從C50機制砂混凝土的抗壓與抗折強度變化情況可以看出, MB值變化對C50混凝土抗壓強度影響較弱,即波動幅度較小,但對混凝土的抗折強度影響非常顯著,混凝土抗折強度最高降低達15%,且C50混凝土抗折強度降低幅度明顯高于C30混凝土。對于強度等級較高的C50混凝土而言,由于高強度等級混凝土膠凝材料用量較高,水膠比較低,MB值改善混凝土保水作用在新拌混凝土中不再明顯,而MB值提高所導致的阻礙水泥水化的效應則明顯放大,即表現為高強度等級混凝土隨MB值增大劣化效果更加顯著。

四、機制砂MB值對路面混凝土抗鹽凍性能的影響

對于C30等級的混凝土而言,當機制砂MB值低于1.45時(即泥粉含量低于3%),機制砂MB值的變化對路面混凝土抗鹽凍性能基本沒有影響,甚至在MB值較低時,抗鹽凍剝蝕性能還略有提高;而當機制砂MB值大于1.80時(即當泥粉含量高于4%),機制砂路面混凝土的抗鹽凍剝蝕性能迅速降低,其抗鹽凍剝蝕量增加了50%以上。為進一步驗證鹽凍對機制砂混凝土破壞的嚴重性,表3列出了在普通凍融循環條件下MB值對機制砂混凝土性能的影響。隨著機制砂MB值的逐漸增大,機制砂路面混凝土的抗凍融性能也出現了明顯的降低趨勢。對于C30混凝土,當MB值不大于1.45時,路面混凝土的抗凍融等級均超過了F100;但當MB值大于1.45時(即泥粉含量超過3%),路面混凝土的抗凍等級呈現顯著的下降趨勢,其抗凍等級僅能達到F100級及F 75級。但與鹽凍(鹽凍測試為30次凍融循環)破壞相比,普通的凍融循環破壞要慢得多,且50次凍融循環內,混凝土動彈性模量降低非常少,即在凍融過程中其混凝土內部結構損傷不明顯,混凝土破壞主要為表面的剝蝕破壞。

機制砂MB值對路面混凝土抗鹽凍剝蝕性能的影響

對于低強度等級的C30混凝土,泥粉的存在提高了機制砂混凝土的保水性,改善了新拌機制砂混凝土的離析、泌水傾向,進而提高了低強度等級混凝土界面過渡區的性能,提升了路面混凝土表面結構的致密性,也改善了路面混凝土的抗鹽凍性能。但隨著機制砂中MB值(機制砂中泥粉含量的提高)逐漸增大,泥粉對水泥的水化阻礙作用進一步增強,也妨礙了水泥石與集料之間黏結強度的提高,因此當機制砂中MB值過高時,機制砂混凝土的抗鹽凍剝蝕性能呈現顯著下降的趨勢。

表3 機制砂MB值對路面混凝土抗鹽凍性能的影響

對于C50機制砂混凝土而言,隨著機制砂MB值的提高,機制砂混凝土的抗鹽凍性能呈現明顯的降低趨勢,尤其是當機制砂MB值大于1.45時,機制砂混凝土的抗鹽凍性能呈現更加明顯的劣化趨勢。與低強度等級的C30混凝土相比,機制砂MB值變化對鹽凍破壞的改善作用明顯減弱了。在高強度等級混凝土中,由于膠凝材料用量較高,水膠比較低,新拌混凝土不再需要泥粉的保水作用,即泥粉的吸水性不能再形成優勢,但其影響水泥水化的作用則更顯突出。

同時,對于高強度等級機制砂混凝土而言,混凝土的抗凍融特性隨機制砂MB值變化趨勢與低強度等級混凝土相似,即MB值大于1.45(泥粉含量約為3%)時,混凝土的抗凍融性能也出現了明顯的劣化趨勢。但由于C50混凝土強度較高,抵抗凍融破壞能力更強,其抗凍等級也相應略高。

結論

1、對于低強度的C30混凝土而言,適當的MB值可以改善混凝土力學性能,當機制砂MB值為1.1~1.45時,機制砂混凝土具有最好的抗壓強度和抗折強度,當MB值過大時,混凝土抗折強度下降明顯;對于高強混凝土而言,機制砂MB值變化對混凝土抗壓強度影響不明顯,但抗折強度隨著MB值增大下降顯著。

2、隨著機制砂MB值的提高,無論是高強混凝土還是低強混凝土,抗凍融耐久性下降顯著。

3、當機制砂MB值低于1.45時,機制砂MB值的變化對路面混凝土抗鹽凍性能基本沒有影響,甚至在低強度等級混凝土中,當MB值較低時,對混凝土抗鹽凍性能還有一定的改善作用。但當機制砂MB值大于1.80,機制砂混凝土的抗鹽凍剝蝕性能迅速降低。

4、機制砂的MB值(泥粉)影響水泥的水化進程,不利于水泥石強度的形成和發展,不利于機制砂混凝土抗鹽凍剝蝕性能的改善。

5、機制砂的MB值影響水泥的水化進程,劣化混凝土物理力學性能和抗凍融性能,降低了機制砂混凝土的抗鹽凍剝蝕性能。建議在配制抗鹽凍機制砂混凝土時應嚴格控制機制砂MB值小于1.4。






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