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解读机制砂亚甲蓝MB值

2019-12-13 09:29

MB值可靠性多大?

由于机制砂生产工艺的特点,机制砂中泥粉与石粉是混合的,并且较低泥含量就对混凝土的和易性、强度及耐久性方面产生比石粉更大的影响,一直以来、机制砂的含泥量是通过检测亚甲蓝MB值来进行评价和衡量的,在建筑用砂国家标准对亚甲蓝值、石粉含量及检测方法做了明确规定,但在日常生产检测中,机制砂亚甲蓝值检测的作用,不同的数值代表什么情况,可靠性究竟有多大,这是很少说明的。

一、亚甲蓝值检测的作用及原理

亚甲蓝值(以下简称MB值)是确定机制砂中是否存在膨胀性粘土矿物(泥粉)并确定其含量的整体指标。机制砂检测中,主要是反映小于0.075㎜的细颗粒主要是石粉还是泥粉的作用。

MB值检测的试验原理是向集料与水搅拌制成的悬浊液中不断如入亚甲蓝溶液,每加入一定量的亚甲蓝溶液后,亚甲蓝为细集料中的粉料所吸附,用玻璃棒沾取少许悬浊液滴到滤纸上观察是否有游离的亚甲蓝放射出的浅蓝色色晕,判断集料对染料溶液的吸附情况。通过色晕试验,确定添加亚甲蓝染料的终点,直到该染料停止表面吸附。当出现游离的亚甲蓝(以浅蓝色色晕宽度1㎜左右作为标准)时,计算亚甲蓝值MBV,计算结果表示为每1000g试样吸收的亚甲蓝的克数。

二、泥粉(黏土粉)的基本特性及测量准确性黏土(泥粉)主要是蒙脱土、蛭石、纯高岭土等矿物,他们颗粒小、表面疏松多孔,比表面积大,对亚甲蓝染料有极大的吸附能力,而纯石粉的吸附能力就小的多,根据有关资料,10%的纯石粉MB值为0.35,20%的纯石粉仅为0.75,变化非常的小,说明机制砂纯石粉对亚甲蓝不敏感。不言而喻,石粉对MB值的影响是较小的,MB值的变化主要与黏土增量有关,根据叶建雄、李贞等人的研究,也有同样的结论。

在石粉对MB值影响较小的情况,只要证明黏土与MB值变化呈线性关系并强先关就可以了。根据JGJ52标准编写组的数据,如果在纯石粉加入一定量的黏土(泥粉)进行MB值测试,根据机制砂生产中10%左右的石粉较为常见,我们以10%为基准,加入不同比例的黏土,完全可以看点明显的变化(下图),比如3%对应的MB就达到了1.35,同时其相关系数高达0.9959;这说明用亚甲蓝法检测石粉中的黏土含量精确度是很高的。标准中确定机制砂MB小于1.4,含粉量小于10%是可以使用的。

为了标准的科学性,做一个实验,用干净的石灰石破碎成机制砂,然后进行检测,机制砂细度模数为3.1,石粉含量为7.8%,MB值仅为0.7,完全与标准相符。

1、对机制砂中小于0.075㎜的细颗粒经亚甲蓝试验是为了证明石粉中是否含泥及其增量情况,同时也说明其方式可行的。

2、一般情况,如果机制砂亚甲蓝值在0.3-0.7左右,说明其泥含量是非常少的,也说明石粉颗粒表面致密黏土性杂质较少。

3、加强MB值检测,强化含泥量的控制,也是更好的利用石粉,减少石粉浪费,保证混凝土质量的有效方法。

三、机制砂MB值对路面混凝土力学性能的影响

当混凝土强度较低时,尤其是机制砂混凝土,离析、泌水的倾向较为明显,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过渡区,降低了混凝土的力学性能。当机制砂中含有一定的泥粉时(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状况得到了改善,提高了硬化混凝土界面过渡区性能,在一定程度上改善了路面混凝土的力学性能。但从另一方面来讲,机制砂中泥粉含量的提高,妨碍了水泥水化的正常反应,降低了水泥石的强度,且随着泥粉含量的提高,混凝土内部的大量自由水被泥粉所吸附,硬化后内部形成大量的微小裂纹,降低了机制砂混凝土的力学性能。路面机制砂混凝土的力学性能受MB值的这两种作用共同影响,当MB值较小时(即泥粉含量较低时),MB值的增强效应较为明显,混凝土的力学性能呈现增强趋势;但当MB值较大时,泥粉的劣化作用更加显著,导致混凝土力学性能呈现下降趋势。两种作用效果共同影响了混凝土的力学性能,但影响的效果随着MB值的变化呈现不同的状态。

机制砂MB值对C50强度等级混凝土力学性能的变化趋势与C30强度等级混凝土的基本相同。但从C50机制砂混凝土的抗压与抗折强度变化情况可以看出, MB值变化对C50混凝土抗压强度影响较弱,即波动幅度较小,但对混凝土的抗折强度影响非常显著,混凝土抗折强度最高降低达15%,且C50混凝土抗折强度降低幅度明显高于C30混凝土。对于强度等级较高的C50混凝土而言,由于高强度等级混凝土胶凝材料用量较高,水胶比较低,MB值改善混凝土保水作用在新拌混凝土中不再明显,而MB值提高所导致的阻碍水泥水化的效应则明显放大,即表现为高强度等级混凝土随MB值增大劣化效果更加显著。

四、机制砂MB值对路面混凝土抗盐冻性能的影响

对于C30等级的混凝土而言,当机制砂MB值低于1.45时(即泥粉含量低于3%),机制砂MB值的变化对路面混凝土抗盐冻性能基本没有影响,甚至在MB值较低时,抗盐冻剥蚀性能还略有提高;而当机制砂MB值大于1.80时(即当泥粉含量高于4%),机制砂路面混凝土的抗盐冻剥蚀性能迅速降低,其抗盐冻剥蚀量增加了50%以上。为进一步验证盐冻对机制砂混凝土破坏的严重性,表3列出了在普通冻融循环条件下MB值对机制砂混凝土性能的影响。随着机制砂MB值的逐渐增大,机制砂路面混凝土的抗冻融性能也出现了明显的降低趋势。对于C30混凝土,当MB值不大于1.45时,路面混凝土的抗冻融等级均超过了F100;但当MB值大于1.45时(即泥粉含量超过3%),路面混凝土的抗冻等级呈现显著的下降趋势,其抗冻等级仅能达到F100级及F 75级。但与盐冻(盐冻测试为30次冻融循环)破坏相比,普通的冻融循环破坏要慢得多,且50次冻融循环内,混凝土动弹性模量降低非常少,即在冻融过程中其混凝土内部结构损伤不明显,混凝土破坏主要为表面的剥蚀破坏。

机制砂MB值对路面混凝土抗盐冻剥蚀性能的影响

对于低强度等级的C30混凝土,泥粉的存在提高了机制砂混凝土的保水性,改善了新拌机制砂混凝土的离析、泌水倾向,进而提高了低强度等级混凝土界面过渡区的性能,提升了路面混凝土表面结构的致密性,也改善了路面混凝土的抗盐冻性能。但随着机制砂中MB值(机制砂中泥粉含量的提高)逐渐增大,泥粉对水泥的水化阻碍作用进一步增强,也妨碍了水泥石与集料之间黏结强度的提高,因此当机制砂中MB值过高时,机制砂混凝土的抗盐冻剥蚀性能呈现显著下降的趋势。

表3 机制砂MB值对路面混凝土抗盐冻性能的影响

对于C50机制砂混凝土而言,随着机制砂MB值的提高,机制砂混凝土的抗盐冻性能呈现明显的降低趋势,尤其是当机制砂MB值大于1.45时,机制砂混凝土的抗盐冻性能呈现更加明显的劣化趋势。与低强度等级的C30混凝土相比,机制砂MB值变化对盐冻破坏的改善作用明显减弱了。在高强度等级混凝土中,由于胶凝材料用量较高,水胶比较低,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优势,但其影响水泥水化的作用则更显突出。

同时,对于高强度等级机制砂混凝土而言,混凝土的抗冻融特性随机制砂MB值变化趋势与低强度等级混凝土相似,即MB值大于1.45(泥粉含量约为3%)时,混凝土的抗冻融性能也出现了明显的劣化趋势。但由于C50混凝土强度较高,抵抗冻融破坏能力更强,其抗冻等级也相应略高。

结论

1、对于低强度的C30混凝土而言,适当的MB值可以改善混凝土力学性能,当机制砂MB值为1.1~1.45时,机制砂混凝土具有最好的抗压强度和抗折强度,当MB值过大时,混凝土抗折强度下降明显;对于高强混凝土而言,机制砂MB值变化对混凝土抗压强度影响不明显,但抗折强度随着MB值增大下降显著。

2、随着机制砂MB值的提高,无论是高强混凝土还是低强混凝土,抗冻融耐久性下降显著。

3、当机制砂MB值低于1.45时,机制砂MB值的变化对路面混凝土抗盐冻性能基本没有影响,甚至在低强度等级混凝土中,当MB值较低时,对混凝土抗盐冻性能还有一定的改善作用。但当机制砂MB值大于1.80,机制砂混凝土的抗盐冻剥蚀性能迅速降低。

4、机制砂的MB值(泥粉)影响水泥的水化进程,不利于水泥石强度的形成和发展,不利于机制砂混凝土抗盐冻剥蚀性能的改善。

5、机制砂的MB值影响水泥的水化进程,劣化混凝土物理力学性能和抗冻融性能,降低了机制砂混凝土的抗盐冻剥蚀性能。建议在配制抗盐冻机制砂混凝土时应严格控制机制砂MB值小于1.4。






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