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      C30 石灰?guī)r不發(fā)火混凝土的配制與性能研究

      2023-05-23 10:18:30
      關(guān)鍵詞:不發(fā)火河砂石灰?guī)r

      陳 儀

      (四川國(guó)泰高新管廊產(chǎn)業(yè)投資有限公司,四川 瀘州 646000)

      0 引言

      普通混凝土受到摩擦和沖擊的作用下有可能產(chǎn)生火花,主要原因有:(1)采用的建筑材料硬度較大;(2)原材料或者雜質(zhì)中含有金屬物質(zhì);(3)摩擦和沖擊的力度過大。如果該混凝土處于易燃易爆的環(huán)境中,比如加油站、化工廠、氣體廠等,在摩擦和沖擊時(shí),極易產(chǎn)生靜電,可能導(dǎo)致爆炸、燃燒等安全事故,給人民群眾帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

      不發(fā)火混凝土也叫做防爆混凝土。不發(fā)火混凝土材料及其制品在特定的條件下試驗(yàn)(試驗(yàn)方法按照《建筑地面工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50209-2016)附錄A[1]進(jìn)行),不會(huì)產(chǎn)生火花的特種混凝土。作為特種混凝土,性能要求特殊,甚至許多商砼站根本沒有聽說過,更別說大量生產(chǎn)。它在普通的商品混凝土市場(chǎng)當(dāng)中運(yùn)用并不普遍,但是在一些特殊要求的地區(qū)得到了廣泛運(yùn)用,特別是在化工、軍工、石油、加油站、酒廠、紡織等行業(yè)當(dāng)中。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014)規(guī)定,“散發(fā)較空氣重的可燃?xì)怏w、可燃?xì)獾募最悘S房,以及有粉塵、纖維爆炸危險(xiǎn)的乙類廠房,應(yīng)采用不發(fā)火花的地面”[2]。

      1 概述

      目前經(jīng)過大量的研究,不發(fā)火材料應(yīng)采用質(zhì)軟的原材料,其主要成分是CaCO3,而目前滿足該要求且使用較多的是白云石和石灰?guī)r[3]。白云石主要產(chǎn)地在我國(guó)北方地區(qū),針對(duì)川南地區(qū),如果從北方采購(gòu)白云石,成本太高,不經(jīng)濟(jì),那么只有采用石灰?guī)r進(jìn)行生產(chǎn)配制。目前采用石灰?guī)r生產(chǎn)不發(fā)火混凝的研究較少,為降低生產(chǎn)成本,本文的研究結(jié)合川南地區(qū)現(xiàn)有材料,采用不同來源的石灰?guī)r進(jìn)行篩選后,進(jìn)行C30 不發(fā)火混凝土的配制與性能研究,并將該不發(fā)火混凝土運(yùn)用于實(shí)際酒廠等有特殊要求的地面項(xiàng)目,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

      2 試驗(yàn)原材料

      2.1 水泥

      試驗(yàn)采用重慶華新參天水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5R 水泥,其物理力學(xué)性能如表1 所示。

      表1 水泥的物理力學(xué)性能

      2.2 粉煤灰

      采用習(xí)水電廠粉煤灰開發(fā)有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰,其性能如表2 所示。

      表2 粉煤灰的物理力學(xué)性能(%)

      2.3 粗骨料

      川南地區(qū)各處來源的石灰石存在夾泥較多、雜質(zhì)較多、石灰?guī)r純度較低等現(xiàn)象,經(jīng)過篩選擬采用習(xí)水鑫三元建材有限公司生產(chǎn)的5~20mm 連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石。

      2.4 外加劑

      采用重慶石博士新材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑,密度1.034g/cm3,PH 值6.0,含固量10.6%,總堿含量2%,氯離子含量0.003%。

      2.5 細(xì)骨料

      由石灰?guī)r采用大塊粗骨料破碎而成,來源和粗骨料存在相同的情況,經(jīng)過篩選也擬采用由習(xí)水鑫三元建材有限公司生產(chǎn)的機(jī)制砂(中砂)。細(xì)砂采用瀘州市玉馬河建材有限公司開采的天然河砂。

      2.6 拌合水和養(yǎng)護(hù)水。

      混凝土拌合用水、養(yǎng)護(hù)用水均采用自來水,滿足相關(guān)規(guī)范要求。

      3 配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法

      3.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

      基準(zhǔn)配合比采用四川恒固建設(shè)工程檢測(cè)有限公司出具的機(jī)制砂C30 混凝土配合比,如表3 所示。

      表3 C30 混凝土基準(zhǔn)配合比(kg/m3)

      依據(jù)基準(zhǔn)配合比,針對(duì)不同水泥和細(xì)砂摻量進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),如表4 所示。

      表4 C30 混凝土試驗(yàn)配合比(kg/m3)

      3.2 不發(fā)火性檢驗(yàn)方法

      按照《建筑地面工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50209-2016)附錄A[1]的試驗(yàn)方法進(jìn)行砂輪、粗骨料和粉狀骨料進(jìn)行不發(fā)火性試驗(yàn)。砂輪檢查時(shí),砂輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在600~1 000r/min,用工具鋼、石英巖或含有石英巖的混凝土等能發(fā)生火花的試件在旋轉(zhuǎn)的砂輪上進(jìn)行摩擦,摩擦?xí)r應(yīng)施加10~20N 的壓力,如果發(fā)生清晰的火花,則該砂輪即認(rèn)為是合格的,可用于不發(fā)火(防爆)建筑地面材料及其制品不發(fā)火性的試驗(yàn)。骨料檢查時(shí),砂輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在600~1 000r/min,將試件的任意部分接觸旋轉(zhuǎn)的砂輪并施加10~20N 的壓力后,仔細(xì)觀察試件與砂輪摩擦的地方有無火花發(fā)生。試驗(yàn)需要持續(xù)到每個(gè)試件被磨掉不小于20g 后才能停止。如在試驗(yàn)過程中沒有發(fā)現(xiàn)任何瞬時(shí)的火花,可以判定該材料為不發(fā)火材料。

      4 試驗(yàn)結(jié)果

      4.1 砂輪不發(fā)火性

      采用螺紋鋼在旋轉(zhuǎn)的砂輪上進(jìn)行摩擦,本次試驗(yàn)砂輪轉(zhuǎn)速取650r/min,施加10~20N 的壓力,在完全黑暗的試驗(yàn)室房間內(nèi)進(jìn)行。本次試驗(yàn)結(jié)果可看見產(chǎn)生了明顯的火花,則認(rèn)為該砂輪是合格的,可用于不發(fā)火材料的檢驗(yàn)。

      4.2 粗骨料的不發(fā)火性

      將大塊石灰?guī)r碎石破碎制作成50~250g(準(zhǔn)確度達(dá)到1g)的粗骨料,不少于50 個(gè),任選10 個(gè)試件置于暗黑的房間內(nèi)進(jìn)行不發(fā)火性試驗(yàn),本次試驗(yàn)砂輪轉(zhuǎn)速取650r/min,施加10~20N 的壓力。試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示,由表可知采用石灰?guī)r作為粗骨料是可行的。

      表5 粗骨料檢測(cè)結(jié)果

      4.3 細(xì)骨料的不發(fā)火性

      將細(xì)骨料按照表6 的配合比制成砂漿塊,50~250g(準(zhǔn)確度達(dá)到1g),不少于50 個(gè),任選10 個(gè)試件置于暗黑的房間內(nèi)進(jìn)行不發(fā)火性試驗(yàn),本試驗(yàn)砂輪轉(zhuǎn)速取650r/min,施加10~20N 的壓力。

      表6 M10 砂漿配合比(kg/m3)

      試驗(yàn)結(jié)果如表7 所示,由表7 可知采用機(jī)制砂作為細(xì)骨料是可行的,而全部采用細(xì)砂作為細(xì)骨料是不行的。

      表7 細(xì)骨料檢測(cè)結(jié)果

      4.4 C30 不發(fā)火混凝土性能

      不同配合比的混凝土相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果,如表8 所示,不發(fā)火性同粗細(xì)骨料的方法,取10 個(gè)滿足要求的試塊進(jìn)行試驗(yàn)(若重量不滿足要求,則采用切割機(jī)進(jìn)行切割,使其滿足規(guī)范要求)。

      表8 C30 混凝土試驗(yàn)結(jié)果

      由表8 可知,B3、B4、C3 和C4 滿足不發(fā)火性能要求,但是B4 和C4 和易性較差,施工泵送較為困難,主要原因是機(jī)制砂棱角較多,粘聚力較大,導(dǎo)致混凝土流動(dòng)困難;同時(shí)砂的粗細(xì)程度難以控制,本次試驗(yàn)雖采用中砂,但整體偏粗,細(xì)骨料填隙較少,導(dǎo)致泵送性能不好。其他配合比的試塊,都存在發(fā)火現(xiàn)象,主要原因是河砂當(dāng)中含有磁性礦物和石英,磁性礦物摩擦容易產(chǎn)生火花,石英硬度較高,摩擦也容易產(chǎn)生火花。

      B3 和C3 當(dāng)中也含有部分河砂,但未出現(xiàn)火花,原因是在容重2 403kg 的混凝土當(dāng)中,河砂含量較少,對(duì)火花的產(chǎn)生影響甚微,但它作為填充材料,增大了混凝土的流動(dòng)性;雖然試驗(yàn)中未出現(xiàn)火花,但是應(yīng)當(dāng)從改善機(jī)制砂出發(fā),使用級(jí)配合理的中砂,盡量避免使用河砂,減少發(fā)火的概率。

      隨著機(jī)制砂的增加,混凝土的強(qiáng)度在不斷增加,說明了機(jī)制砂中的石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)具有一定的積極作用。主要原因是,石粉中碳酸鈣可以促進(jìn)硅酸三鈣水化,而水泥當(dāng)中存在大量硅酸三鈣,它其主要成分之一,水泥水化越充分,混凝土強(qiáng)度得到了提高[4]。利用這個(gè)積極效果,可以適當(dāng)降低水泥的用量,從而降低生產(chǎn)成本。因此,在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,可采用C 組的水泥用量,在目前的原材料情況下,可選擇C3 的配合比。

      5 結(jié)論

      (1)石灰?guī)r可以作為粗細(xì)骨料配制不發(fā)火混凝土;全部或者一定量的河砂不可作為不發(fā)火混凝土原材料。

      (2)石灰?guī)r破碎而成的機(jī)制砂,棱角較多,如果級(jí)配不當(dāng),配制而成的混凝土和易性較差,在原材料選擇上,機(jī)制砂要求較高,應(yīng)當(dāng)選擇級(jí)配優(yōu)良的中砂,并盡量不使用河砂,減少發(fā)火的概率。

      (3)石灰?guī)r機(jī)制砂當(dāng)中的石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)具有一定的積極作用,可利用這個(gè)規(guī)律,適當(dāng)降低水泥的用量,從而降低生產(chǎn)成本。

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