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《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》(JC/T 2238-2014)标准简介

2014/12/16 12:50:37 0人评论 4075次浏览 分类:技术交流 来源:蒋元海(嘉兴学院)

 

人:蒋元海  教授

    址:浙江省 嘉兴市 越秀南路56                    编:314001

    位:嘉兴学院 建筑工程学院              

    话:13067552088057383643367                   

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《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》(JC/T 2238-2014)标准简介

蒋元海

(嘉兴学院 建筑工程学院,浙江嘉兴,314001

    摘要:简述了建材行业标准JC/T 2238-2014《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》的编制背景、编制目的和意义,详细说明了标准条文的具体内容,提出了实施过程中应注意的问题。

    关键词:水泥制品  矿渣粉  蒸汽养护  混凝土  应用技术规程  

“Technical specification for application of ground granulated blast furnace slag powder used for cement products” (JC / T 2238-2014) standard profiles

Jiang Yuanhai

College of civil engineering , Jiaxing university , Jiaxing, 314001;

Abstract: Outlines the preparation of background, purpose and meaning of the building materials industry standard JC / T 2238-2014 " Technical specification for application of ground granulated blast furnace slag powder used for cement products ", prepared detailing the specific content of the standard provisions, puts forward the attentive problems in the implementation process.

Keywords: cement products, slag powder, steam curing, concrete, application of technical regulations

 

0. 前言

根据2010712国家工业和信息化部工信厅科[2010]74号“关于印发2010年第一批行业标准制修订计划的通知”, 《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》行业标准已被正式列入20102012年度建材行业标准制定项目计划,该标准的起草工作由嘉兴学院管桩应用技术研究所负责,并邀请行业中一些单位组成起草工作小组,共同完成标准的制定工作。20141014日工业和信息化部科技司[2014年第63]公告,《预应力高强混凝土桩用硅砂粉应用技术规程》建材行业标准的编号为JC/T 2236-2014,标准自2014 1014日发布,201541日实施。

1  制定目的

近年来,随着建筑技术的发展,粒化高炉矿渣粉在普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土中的应用已经日益成熟,并已经成为我们科研及工程技术人员所推崇的一种性能优越的混凝土掺合料。但在我国水泥混凝土制品行业,矿渣粉的应用仍然只为极少数企业所采用,并没有为我们水泥混凝土制品行业中的技术人员和企业所重视,任然需要我们从技术层面上加以推动,需要我们在国家相关的技术规范层面上加以鼓励发展。

从水泥混凝土制品的生产工艺特点而言,应该说,矿渣粉替代水泥在水泥混凝土制品中的应用,比在普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土中的应用具有更为有利的技术优越性。众所周知,一般的水泥混凝土制品生产采用蒸汽养护工艺,同时制品的生产大多采用带模蒸汽养护作业,这种生产工艺方式对矿渣粉在水泥混凝土制品中的应用具有非常有益的技术保障。有些水泥混凝土制品生产单位,在使用矿渣粉掺合料的过程中,由于没有的技术规程,在生产中发生一些质量事故,而又取消使用矿渣粉掺合料,这样十分不利于矿渣粉应用技术在水泥混凝土制品行业的推广使用。本标准的制定将促进矿渣粉在水泥混凝土制品生产中的推广和应用,加快水泥混凝土制品生产技术的发展。

2. 国内外标准

为了推动粒化高炉矿渣粉的应用,上海市建筑科学研究院在1999年国内率先主编了《粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程》(DG/TJ 08-501-1999)。该规程的发布实施,对指导上海市建筑工程中应用粒化高炉矿渣粉起到了十分积极的推动作用。在此同时,上海二十冶混凝土构件公司等水泥混凝土制品生产企业也开展了矿渣粉部分替代水泥生产预应力高强混凝土管桩的应用技术研究,并取得了很好的技术经济效益。

在大量的研究及工程应用的基础上,2000年国家标准化管理委员会颁布了国家标准GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》,该标准的发布实施在规范矿渣粉的生产、应用等方面起到了很大推动作用。在该标准实施应用多年的基础上,根据新技术发展的需要,标准起草单位又对2000版的国家标准作了修改,发布了GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准,新标准于200871实施。GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准中对标准适用范围、术语和定义、组分与材料、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输等作出了规定。

我国已经发布的且与本标准制定相关的地方标准有:上海市工程建设规范DG/TJ 08-501-1999(以及2008新版)《粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程》,北京市地方性标准DBJ/T 01-64-2002《混凝土矿物掺合料应用技术规程》,天津市工程建设DB/T 29-129-2005《混凝土用矿物掺合料应用技术规程》等三项标准。上述三项地方性的技术规程主要适用于矿渣粉在混凝土工程中的应用,尤其是在建筑工程中的普通混凝土设计施工中;主要明确规定了1)粒化高炉矿渣粉的技术条件(包括:质量要求、试验方法及验收要求),2)矿渣粉在混凝土工程中的应用(包括:性能特点、应用范围),3)普通矿渣粉混凝土的配制(原材料要求、普通混凝土配合比设计等),4)高强、高性能混凝土配合比的配制(包括:原材料要求、高强混凝土配合比设计原则、高性能混凝土配合比设计原则等)。

标准起草小组没有查询到国外矿渣粉在水泥制品生产中的应用技术规范方面的标准。

3. 标准条款的主要说明

本标准共分六章:1.范围;2.规范性引用文件;3.术语和定义;4.进货要求;5.运输和储存要求;6. 工艺技术要求。

本标准根据GB/T 1.12009《标准化工作导则 1部分:  标准的结构和编写》要求,结合我国矿渣粉生产及矿渣粉在钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆、先张法预应力混凝土管桩等水泥制品生产的应用情况进行编制的,现将有关内容说明如下。

1 范围

    规定了本标准内容和适用范围。目前,我国矿渣粉除大量用于土木工程外,还有较大比例用于钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆、先张法预应力混凝土管桩等水泥制品的生产中。预应力离心混凝土空心方桩、混凝土衬砌管片、硅钙板、纤维增强水泥板、钢筋混凝土渠槽、钢筋混凝土井壁、钢筋混凝土井盖等生产时,也有使用矿渣粉的情况,本标准也可参照执行。

    2 规范性引用文件

    根据GB/T 1.12009《标准化工作导则 1部分:  标准的结构和编写》第6.2.3条的规定,列出正文中引用的标准文件的一览表。

    3 术语和定义

    本标准“矿渣粉”的术语采用了国家标准GB/T 18046 《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》,“流动度比”“ 活性指数”采用了上海市工程建设规范 DG/TJ08-501-2008《粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程》中的术语。

    4 进货要求

    条款4.1:技术指标:矿渣粉的产品系列较多,目前市场上主要有:S115S105S95S75等。虽然S115开发时间不长,但是产品的细度很大,活性很高,是矿渣粉产品以后发展的一个新产品;S75由于活性不高,在水泥制品中的应用很少;S105S95是目前在水泥制品行业中应用较多的主导产品。为了推广应用新型建筑材料,本标准将S115S105S95等三种规格纳入。矿渣粉产品的技术要求,在国家标准GB/T 18046 《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中已经明确,主要包括:密度、比表面积、活性指数、流动度比、含水率、三氧化硫、氯离子、烧失量、玻璃体含量、放射性等十项指标。GB/T 18046自实施以来,该项标准已经得到了很好的应用,上述十项技术指标反应了矿渣粉产品质量的主要控制要求。

条款4.2.1:矿渣粉生产企业在交货时应提供的产品合格证和产品检验报告。产品合格证中应明确:产品名称、生产厂名称、代号、重量、生产日期、出厂编号以及本标准表1中的密度、比表面积、活性指数、流动度比、含水量、三氧化硫等。这是生产企业向用户单位的一个产品质量的证明文件。

条款4.2.2 4.2.3:虽然国家标准GB/T 18046中对矿渣粉材料的验收已经提出了具体的操作规定,但是本标准作为应用技术规程,是基于矿渣粉的使用单位的角度来规范其质量控制要求和使用,在此要求进货时矿渣粉的质量验收应抽取实物试样检验,不采用“检验报告”为验收依据,以强化产品验收要求;其中验收产品质量指标应符合本标准中的规定。本标准中提出的现场实物检验的规定,沿用了GB/T 18046-2008中的有关规定,具有很好的可操作性。

条款4.2.4:目前矿渣粉的原料为工业副产品,原材料的组分及质量不稳定,导致矿渣粉的产品质量的不确定性和波动性较水泥要大很多。因此,本标准明确矿渣粉应逐批验收,且同一厂家、同一批次以不超过200t为一验收批。本标准是行业标准,本标准规定的验收批量要求严于国家标准GB/T 18046 的规定,也是符合国家标准化法的规定。在日常验收中,以影响产品质量显着、且易于检测的“密度”、“比表面积”、“7d活性指数”、“流动度比”等四项指标作为常态化的受检项目。

5)运输和储存要求

目前,我国矿渣粉的运输方式,与水泥、粉煤灰等相同,绝大多数采用散装运输。若受潮,矿渣粉的计量、气力输送等将十分困难,同时矿渣粉的活性也将受到影响。

6)工艺技术要求

条款6.1:目前水泥制品生产大多采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,根据大量的试验结果表明,矿渣粉在硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥中的掺量一般为20-30%,个别企业也有高达50-60%的,但是混凝土中的矿渣粉参加比例过高,混凝土的各项性能就会变差。

    矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的水泥的混合材掺加已经很大,有效的水泥熟料的比例不高,若再掺加矿渣粉掺合料,水泥中的矿物成分的比例大大下降,混凝土的碱度得不到保证,掺合料的活性激发就弱,将不利于混凝土耐久性及混凝土强度的发展。为了保证混凝土的强度和性能,若水泥制品生产中使用了矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥,则混凝土搅拌时不宜再使用矿渣粉。

条款6.2:目前大多数企业参照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》的有关规定开展矿渣粉混凝土的配合比设计,在大量试配的基础上采用经验方法进行调整,经调整后再确定本企业的混凝土配合比。

条款6.36.4JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中对混凝土的最小胶凝材料用量、矿渣粉等混凝土掺合料的掺加用量比例等已经作了明确规定,为保持标准的协调统一,本标准明确的混凝土的最小胶凝材料用量、矿渣粉掺合料的用量比例直接引用JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》的具体规定。

    目前一些企业采用双掺技术,取得了很好的经济技术效益。但是,为了保证水泥制品的产品的质量和长期的工程性能,矿渣粉与其它掺合料双掺时的、最小胶凝材料用量仍然应符合表2的规定。

条款6.5:混凝土减水剂的广泛应用进一步促进了矿物掺合料的使用,矿渣粉与混凝土减水剂的复合使用,可以使矿渣粉的技术经济效益达到最佳,没有高效减水剂是难以达到混凝土强度等级、耐久性、工作性等技术要求。因此,本标准规定,在采用矿渣粉掺合料情况下,尽可能使用减水剂。近年来,随着混凝土减水剂技术的快速发展,新型的减水剂品种很多,但是有些减水剂与水泥的适应性较差,稳定性不高,使用过程中经常发生质量事故。因此,为了保证减水剂良好的使用效果,在使用前应做好减水剂与水泥及掺合料的适应性。

条款6.66.7:水泥制品用新拌混凝土的坍落度一般控制在30mm70mm之间,混凝土的水灰比较小,为了保证矿渣粉在混凝土各组分中的均匀性,应采用强制式混凝土搅拌机,同时应适当延长混凝土的搅拌时间。

条款6.8:混凝土坍落度的选取,应根据气候情况、生产设备情况及操作熟练情况确定,夏天适当大一些,冬季可以应当小一些。对于近年来研发的泵送布料技术,混凝土坍落度的控制应适当大一些,以满足泵送不堵管的工艺要求。另外,矿渣粉的比表面积较大,拌制混凝土后的坍落度损失较快,过长的中间操作及停留时间将直接影响混凝土的离心密实或振动密实的效果。

条款6.9:混凝土搅拌时掺加矿渣粉后,由于矿渣粉的细度大、比表面积大、密度较小,因此在离心成型密实过程中,矿渣粉颗粒的离心力较水泥颗粒小,离心后易引起矿渣粉在混凝土中分布的重新调整,内壁中分布的相对较多,由此影响混凝土结构的整体强度。根据生产实际(新拌混凝土工作性、离心设备、操作经验等),适当调整离心工作制度,达到更好的离心密实效果。

条款6.10:水泥制品的养护方式既可以采用自然养护方式,也可以采用蒸汽养护,具体应根据产品的生产方式和生产要求等确定。

条款6.10.1:自然养护的环境温度不能低于5℃,不然混凝土强度增长很慢。

条款6.10.2:目前我国水泥制品的蒸汽养护方式有常压蒸汽养护和高压蒸汽养护等两种方式。预应力高强混凝土管桩、加气混凝土、钙硅板等采用常压蒸汽养护后再进行高压蒸汽养护相结合的两次养护作业;钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆等水泥制品采用的是常压蒸汽养护。采用何种养护方式,也应根据产品的生产方式和生产要求等具体加以确定。

混凝土在蒸汽养护过程中,需要一定的水分参与水泥的水化反应和水热合成反应,因此应该采用饱和的水蒸汽作为热介质。目前一些水泥制品生产企业采用热电厂的过热高温水蒸汽作蒸汽养护的热介质,从而造成混凝土内部结构疏松、水泥未水化、强度降低等质量事故,过热水蒸汽不适用于混凝土蒸汽养护。

    条款6.10.2.1:掺加矿渣粉混凝土的早期强度发展较慢,若静停时间不足或静停温度过低(如:北方地区冬季生产在车间温度过低时),在通入蒸汽后混凝土由于初期强度过低而引起水蒸汽渗入混凝土结构内部,造成结构的破环。但是,若静停温度过高,混凝土初期的水化速度过快,“拔苗助长”,混凝土的后期强度发展很弱。

    常压养护过程中,升温速度速度及降温速度过快,混凝土的内部产生较大的温度梯度,以造成结构内部较大的温度应力,对混凝土内部结构的发展产生不利的影响,引起内部结构的缺陷,对混凝土的耐久性产生不利影响。

过高的恒温温度,对混凝土内部结构不利,水泥早期水化形成的钙矾石(C3A·3CaSO4·31H2O)将分解,从而造成结构强度的下降,同时对混凝土的长期耐久性产生不利影响。

对我国建材行业的钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆、先张法预应力混凝土管桩等5种主要的水泥制品的常压蒸汽养护的情况调研和相应的工艺技术规范的统计,具体见下表。

1    常压蒸汽养护的控制要求

产品类型

 

升温速度/时间

 

降温速度

时间

温度

温度

时间

排水管

1.0h

30/h

PⅠ或PⅡ水泥,≤80

3.0h

30/h

PO水泥,≤80

PS水泥,≤80

预应力管

1h2h

22/h

24 h

85

35 h

PCCP

PCCP L,≤80

PCCP E,≤60

混凝土电杆

20/h30/h

PⅠ或PⅡ或PO水泥,≤90

PS水泥,≤95

混凝土管桩

1h2h

45,且≥5

20/h30/h

全部为水泥时,≤70

4.0h

30/h

掺加掺合料时,≤85

条款6.10.2.2:矿渣粉在混凝土蒸压养护过程中主要起到对SiO2 成分的补充作用,促使高温高压条件下的水热合成反应的进行,将水泥水化中形成的强度很低的Ca(OH)2转化为强度很高的托贝莫来石晶体C6H5S6。水热合成反应需要充足的水蒸汽,同时一定要在180-200的反应温度条件下进行。

    饱和水蒸汽的温度和压力是相对应的,控制水蒸汽的升压压力就是控制水蒸汽的升温温度,目前生产企业的控制设备以控制压力为主。本规程根据生产实际提出控制升压压力的方法。

    在蒸压作业的恒压时间完成后,蒸压釜的降压降温速度大小对混凝土的性能将产生很大的影响。过大的降压速度,在混凝土结构内部产生较大的压力梯度、温度梯度、湿度梯度等,易造成混凝土结构内部的缺陷和裂缝,对结构强度强度及长期的耐久性非常不利。

    冬季或雨季,在生产作业中尤其要注意水泥制品从蒸压釜中拉出后,确保水泥制品表面温度与环境温度之差不宜太大,也不得直接淋水,否则水泥制品表面易受温差应力的影响而出现很多的裂缝,从而影响产品的质量。

条款6.11:目前,钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、环形混凝土电杆、先张法预应力混凝土管桩等产品已经发布了国家标准GB/T 11836、国家标准GB/T 19685、国家标准GB 5696、国家标准GB/T 4623、国家标准GB 13476等产品标准,最近国家工信部又发布了新制定的JC/T 2126.1JC/T 2126.2JC/T 2126.3JC/T 2126.5JC/T 2126.65个对应的工艺技术规程,上述标准中,对产品的混凝土强度要求做了明确的规定,本标准应与上述标准相一致。

条款6.12:矿渣粉混凝土抗压强度评定方法,采用了国内建设行业通行的混凝土试验方法标准GB 50107,可以对混凝土抗压强度等质量技术指标加以有效的检验控制。

4   结束语

我国水泥制品生产消耗大量的优质水泥,矿渣粉作为采用蒸汽养护工艺生产水泥制品的一种掺合料,可以等量替代30%左右的优质水泥,矿渣粉市场价格大约为200/吨,矿渣粉的应用对降低生产成本、提高混凝土强度、改善混凝土性能、节能降耗等具有明显的效果,具有很好的技术经济效益。

《水泥制品用矿渣粉应用技术规程》标准的发布实施,将进一步规范矿渣粉的质量要求、验收规范和应用技术,进一步规范水泥制品生产企业的矿渣粉应用技术,以适应水泥制品行业发展的需要,为水泥制品生产提供更为可靠的技术保证。

本标准是首次制定发布,在执行中若有遗漏或不合理的地方,请及时与主编单位联系(浙江省 嘉兴市 越秀南路56号,E-mail: szjyh888@163.com),以便在下次修订时调整。

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