空心砌塊生產(chǎn)中混凝土性能對布料的影響
摘 要:分析了空心砌塊生產(chǎn)中影響混凝土布料的關(guān)鍵因素,闡述了混凝土中各成分的特性及其作用。
關(guān)鍵詞:空心砌塊;混凝土;布料;壁??;堆積特征
引言
在小型空心砌塊生產(chǎn)中,由砌塊成型機的供料機構(gòu)將混凝土拌合物送入模箱盛料槽的過程稱為布料。混凝土拌合料在料槽內(nèi)填充飽滿并均質(zhì)分布是生產(chǎn)工藝過程所期望的。
小型空心砌塊的模箱,其盛料槽的上口寬度就是砌塊的側(cè)壁與肋的上端厚度,一般分別為30 mm和25 mm。在砌塊肋部,盛料槽口中間有1 條寬10~12 mm的連接筋,所有的拌合物均需從筋的兩側(cè)流入槽內(nèi),然后借助料的流動充滿筋下槽的空間。
該處是布料以及成型較薄弱層面。布料開始時,當(dāng)供料機構(gòu)行至模箱上方,混凝土拌合物由于自重與動能的作用進入盛料槽內(nèi),待盛料槽充滿后供料機構(gòu)退回原位,布料完成后振壓成型。
砌塊常見的質(zhì)量問題與布料過程密切相關(guān)。主要表現(xiàn)為砌塊脫模后外壁局部過于粗糙、表面分層、肋中間有松軟壁、前部未填滿或幾個部位都缺料甚至脫模后酥散不成型、成型后靜放變形以及振壓不到位等。
1 混凝土集料
1. 1 集料的種類與作用
小型空心砌塊混凝土分為粗、細兩種集料。粗集料粒徑在5~10 mm,細集料粒徑< 5 mm。同時集料還有普通集料與輕集料之分,輕粗集料堆積密度≯1 100 kg/m3 ,輕細集料堆積密度≯1200 kg/m3。
普通集料包括卵石、碎石、砂;輕集料為陶粒、粉煤灰、爐渣、工業(yè)廢渣等。這里將粗集料的粒徑限制在10 mm以下,主要是因為空心砌塊壁薄的緣故。集料在混凝土中起著骨架和增加強度的作用,同時使混凝土具有良好的體積穩(wěn)定性和耐久性。集料的大量使用,對于降低砌塊的生產(chǎn)成本,改善生態(tài)環(huán)境,具有重要的意義。
1. 2 模箱中的堆積特征
(1)集料依靠自重進入模箱盛料槽內(nèi),其松散密度隨著槽寬的減小以及顆粒層高度的增加而減小,即槽底部比槽頂面堆積密實,槽寬比槽窄密實。
有關(guān)資料顯示,當(dāng)槽口寬度超過顆粒粒徑的50倍時,槽口寬度對集料的堆積密度無影響。
(2)集料中有棱角的顆粒越多,顆粒在模箱內(nèi)的空隙就越大,且顆粒粗糙度越高其空隙越大,堆積越松散。堆積松散的混凝土,其流動性好,便于布料。在機械破碎力下的作用下,顆粒的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷、棱角分明,有利于吸咐其他顆粒形成新的穩(wěn)定界面。人們將這方面的研究稱為機械力化學(xué)。新近破碎顆粒的這一特性,對于砌塊的性能具有影響。
(3)粗細集料的級配對堆積特性的影響極大。在采用多種粒度的集料時,粒度相差4~5倍的集料混合后其堆積密度較高。在上述條件下,當(dāng)粗細兩種集料的體積比在7∶3左右時,集料的致密性好。
(4)將普通集料與輕集料分別在同一模箱內(nèi)堆積,如果二者的粒度與級配相同,則普通集料的致密程度高。主要原因是由于其表觀密度大的緣故,而且普通集料更便于布料。
(5)普通集料與輕集料相比,普通集料的收縮與膨脹率低;粗集料與細集料相比,則粗集料的收縮率較低。這一點對砌塊性能影響很大。
1. 3 粉煤灰細集料的作用
粉煤灰作為一種細集料,具有形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng),可使混凝土的漿體含量增加、密度增大,并參與粗集料的造殼和封閉粗集料料孔的作用,從而降低砌塊的吸水率及碳化速度,這在輕集料砌塊中尤為明顯。另外,粉煤灰還具有火山灰效應(yīng),通過激發(fā)粉煤灰的潛在活性,可以改善砌塊的性能。通常采用石灰和石膏作激發(fā)劑,使粉煤灰的火山灰效應(yīng)發(fā)揮出來,促進水化反應(yīng)與晶體發(fā)育,形成具有膠凝性的水化產(chǎn)物———水化硅酸鈣(CSH) 、水化鋁酸鈣(CAH)和鈣礬石(AFt) ,進而增加砌塊的強度與耐久性。
CAH與CSH為膠凝材料,可將粗、細集料顆粒膠結(jié)在一起組成骨架結(jié)構(gòu),具有較高的強度。鈣礬石在形成初期就具有一定的強度。
2 水泥和水
水泥是混凝土中主要的膠凝材料,砌塊生產(chǎn)所用水泥必須符合質(zhì)量要求。砌塊生產(chǎn)中,經(jīng)充分攪拌的粗細集料和水泥,要加入適量的水再攪拌混合,至混合物能夠手握成團,松手后不松散但分裂成瓣,這時的混凝土較為合適。
當(dāng)水加入到混合物中時,水吸附在大小顆粒的表面形成水化膜,其厚度視顆粒表面的親水程度以及施水量而不同。親水性越強、濕度越大,則水化膜越厚。當(dāng)粗細集料顆粒表面的水達到粒子接觸點處形成透鏡狀或環(huán)狀液相時,開始產(chǎn)生液橋力,加速顆粒的聚集。液橋力是顆粒成團的最主要原因。若粗細集料與水泥攪拌不勻、均質(zhì)性不好,則布料成型后砌塊的性能差。有關(guān)液膜附著力理論較完整地闡述了這一點。
對砌塊混凝土而言,根據(jù)其含水量的大小,可將液相分為4個狀態(tài):
(1)擺動狀態(tài):顆粒接觸點有透鏡狀或環(huán)狀液相,液相互不相連。
(2)鏈索狀態(tài):顆粒接觸點上液相擴大,顆粒擺動空隙中的液體互連成網(wǎng)狀,空氣分布于其中。
(3)毛細管狀態(tài):顆粒間空隙被液體充滿,僅在顆粒群體表層存在液氣界面。
(4)浸漬狀態(tài):顆粒群體浸在液體中,存在有自由液面。
混凝土含水量的高低影響其大小顆粒之間的吸附,在上述幾種狀態(tài)下,混凝土顆粒間的內(nèi)聚力隨著水分的增大而提高,即混凝土混合物的張力強度在增大。一般情況下,膠凝材料在成型脫模時,其水化時間≯45 min,即在到達初凝時間之前,此時砌塊在脫模后正常成型并具有一定強度的原因,與水的作用密切相關(guān)。
3 混凝土對布料產(chǎn)生影響的分析
3. 1 砌塊局部過于粗糙
當(dāng)混凝土中含有一定量的粒徑10 mm以上的粗集料,且送料機構(gòu)料斗內(nèi)的粗顆粒集中于某一部位時,在布料中易造成砌塊局部過于粗糙。嚴格控制粗集料的粒徑,適當(dāng)增大細集料的比例,將混凝土攪拌均勻,避免混凝土在料斗內(nèi)呈現(xiàn)大堆積角,可以明顯減少該現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3. 2 砌塊表面分層現(xiàn)象
攪拌機的供料分斗進行,若料斗中為同一次供料,一般不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象; 若料斗中為不同次供料,則由于前次供料在料斗中的時間較長,或兩次供料的配比、水灰比不同,則表面易出現(xiàn)分層現(xiàn)象?;炷猎诹隙分胁灰司梅?,否則會出現(xiàn)凝結(jié),影響混凝土下料。
3. 3 砌塊肋中間松軟、開裂
這種現(xiàn)象表明該處的混凝土供給不足或不夠密實。通過改進混凝土集料的配比、控制適度的含水量,使混凝土在模箱中具有較好的流動性,可以減少這種現(xiàn)象。此外,振壓工序?qū)Υ说挠绊懞艽蟆?/P>
3. 4 砌塊局部缺料
若砌塊前部缺料,表明料斗混凝土量不足,將供料機構(gòu)往復(fù)數(shù)次可以解決這一問題。當(dāng)料斗中混凝土積聚成團、成塊,或由于料斗機械運動使得混凝土析水時,易出現(xiàn)混凝土板結(jié),此時砌塊頂部會供料不足,料斗也不能正常布料。解決辦法是清理料斗。
3. 5 砌塊酥散不成型與靜放變形
當(dāng)混凝土含水量過低以及水泥或細集料的配比小,此時易造成砌塊酥散不成型。
當(dāng)混凝土含水量過高時,砌塊脫模后由于析水和水分迅速蒸發(fā),砌塊原有體積形狀變異,會出現(xiàn)撓曲變形。
4 結(jié)語
砌塊脫模后出現(xiàn)的問題與布料過程密切相關(guān)。這些問題大多是由混凝土選料、配料、加水、攪拌、靜放等因素引起的。掌握好粗細集料、水泥、水、激發(fā)劑的物理化學(xué)性質(zhì)以及各成分對混凝土性能的影響,對于減少布料過程產(chǎn)生的問題、改善砌塊質(zhì)量,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益,具有重要的意義。
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