粉煤灰對(duì)混凝土磁性的影響

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(江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210028)

引言

在某些特殊工程中，為了達(dá)到消磁的目的，提出了低磁混凝土的概念。所謂低磁混凝土，即為滿足工程要求的磁性較低、磁場(chǎng)強(qiáng)度較小的混凝土[1-2]。由于粉煤灰有改善混凝土拌合物和易性、保水性、可泵性及抹面性等性能，同時(shí)可降低混凝土的水化熱、提高混凝土的抗化學(xué)侵蝕、抗?jié)B、抑制堿-集料反應(yīng)和增強(qiáng)耐久性等一系列優(yōu)點(diǎn)，粉煤灰已被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種混凝土中，低磁混凝土也不例外，低磁混凝土的摻合料主要采用粉煤灰。但是粉煤灰本身含有磁鐵礦物質(zhì)，對(duì)低磁混凝土的磁性能有一定的影響[3-4]。如何解決粉煤灰的磁性和低磁混凝土的物理化學(xué)性能，成為低磁混凝土配制過(guò)程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文研究了粉煤灰對(duì)混凝土磁性的影響，并就粉煤灰摻量與混凝土磁性之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。

1 原材料與試驗(yàn)方法

選取南京第二熱電廠的Ⅱ級(jí)粉煤灰，摻量分別為10%、15%、19%、25%、30%。采用CHX-120型磁化裝置對(duì)材料進(jìn)行磁化處理，采用CCM-4型磁力儀進(jìn)行磁場(chǎng)值測(cè)量。

將磁力儀與探頭連接并固定到工作臺(tái)邊，使探頭的中心點(diǎn)固定在與被測(cè)試件或標(biāo)準(zhǔn)容器的中部平齊的高度上，調(diào)整好垂直度；在工作臺(tái)面上量取距離探頭外立面5 cm、15 cm、30 cm、50 cm共4個(gè)距離，畫出直線，作為測(cè)量距離標(biāo)線；打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱5 min、調(diào)零；將試件或容器保持方向和姿態(tài)不變，放入磁化裝置內(nèi)進(jìn)行磁化，磁化時(shí)間為3 min；將試件或容器準(zhǔn)確放到測(cè)量標(biāo)線上，依次測(cè)出不同距離的磁場(chǎng)值。

2 結(jié)果與分析

摻粉煤灰混凝土磁性檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1至表6。

表1 不摻粉煤灰混凝土的磁性

表2 摻10%粉煤灰(41 kg/m3)混凝土的磁性

表3 摻15%粉煤灰(63 kg/m3)混凝土的磁性

表4 摻19%粉煤灰(78 kg/m3)混凝土的磁性

表5 摻25%粉煤灰(102.5 kg/m3)混凝土的磁性

表6 摻30%粉煤灰(123 kg/m3)混凝土的磁性

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土磁化前后的磁場(chǎng)值有顯著的增加。表1至表6的數(shù)值中有一部分值是由于混凝土的磁化產(chǎn)生的，而混凝土的磁場(chǎng)值是一個(gè)隨著組成材料的變化而變化的不定值。因此，為了研究粉煤灰對(duì)混凝土磁性的影響，將這一部分值進(jìn)行消除，即以表2至表6中的值減去表1中的值，得到隨粉煤灰摻量的增加，混凝土磁性的凈增值，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同粉煤灰摻量時(shí)混凝土磁場(chǎng)凈增值

從表7可以看出，當(dāng)粉煤灰摻量在10%～30%時(shí)，5 cm處磁場(chǎng)值平均增加10倍左右。

繪制粉煤灰摻量與混凝土磁性的關(guān)系曲線，如圖1和圖2所示。

圖1 磁化前磁場(chǎng)值

圖2 磁化后磁場(chǎng)值

從圖1和圖2可以初步看出，混凝土的磁性隨粉煤灰摻量變化的關(guān)系。隨著粉煤灰摻量的增加，粉煤灰在磁化前后的磁場(chǎng)值總體上近似呈線性增加，但當(dāng)粉煤灰含量<10%時(shí)，其磁場(chǎng)值的變化與整體磁場(chǎng)值變化不一致。由于粉煤灰組成成分復(fù)雜，經(jīng)分析認(rèn)為，粉煤灰含量<10%時(shí)，由于粉煤灰含量很低，總體組成成分不均勻，此時(shí)粉煤灰磁場(chǎng)值的隨機(jī)性過(guò)大，不能綜合表現(xiàn)粉煤灰的整體磁性變化值。同時(shí)，當(dāng)粉煤灰摻量<10%時(shí)，粉煤灰在混凝土中的作用不能完全發(fā)揮。為滿足混凝土拌合物的和易性、保水性、可泵性及抹面性等一系列性能，要求粉煤灰的摻量>10%。所以，對(duì)粉煤灰磁性的研究應(yīng)集中在粉煤灰摻量>10%的范圍內(nèi)。在剔除粉煤灰摻量<10%的值后，得到混凝土磁性隨粉煤灰摻量變化的關(guān)系曲線，如圖3和圖4所示。

圖3 整理后磁化前磁場(chǎng)值

圖4 整理后磁化后磁場(chǎng)值

為得到混凝土磁性與粉煤灰含量確切的變化函數(shù)，對(duì)粉煤灰摻量>10%的情況進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)其變化趨勢(shì)采用線性擬合，擬合曲線見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 磁化前擬合曲線

因?yàn)椴捎镁€性擬合，則可按線性方程推演曲線方程。線性方程為：

Yscale(Y)=A+B·Xscale(X)

(1)

圖6 磁化后擬合曲線

由擬合曲線可得擬合方程參數(shù)A、B值，見(jiàn)表8。

表8 線性函數(shù)擬合的參數(shù)及誤差值

從而可得磁化前后混凝土磁場(chǎng)值與粉煤灰摻量的經(jīng)驗(yàn)公式：

磁化前：B=B凈前-1.7+4.6ν

(2)

磁化后：B=B凈后-57.4+704ν

(3)

式中：B——混凝土磁場(chǎng)值，nT；B凈前——粉煤灰摻量為0%時(shí)，混凝土磁化前磁場(chǎng)值，nT；B凈后——粉煤灰摻量為0%時(shí)，混凝土磁化后磁場(chǎng)值，nT；ν——粉煤灰摻量，%。

將粉煤灰的摻量值帶入(2)式和(3)式，得到混凝土磁場(chǎng)值理論值，將理論值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，判斷擬合公式的正確性，結(jié)果見(jiàn)表9和表10。

表9 磁化前磁場(chǎng)值比較

表10 磁化后磁場(chǎng)值比較

從表9和表10可以看出，理論值與試驗(yàn)值相差較小，誤差值均小于試驗(yàn)值的5%，可以達(dá)到置信率>95%。從而可以確定該經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)際情況相符，可以用該經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算混凝土因粉煤灰摻量變化的磁場(chǎng)值，同時(shí)也可以根據(jù)提出的磁場(chǎng)值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行粉煤灰最大摻量的計(jì)算。

3 結(jié)論

3.1 隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土磁場(chǎng)值逐漸增加。當(dāng)粉煤灰摻量在10%～30%時(shí)，5 cm處磁場(chǎng)值平均增加10倍左右。

3.2混凝土磁場(chǎng)值的增加幅度與粉煤灰摻量呈正比例關(guān)系。