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关于砂石骨料,这些你要知道 精选

已有 5067 次阅读 2022-8-4 07:40 |系统分类:科普集锦

骨料是混凝土的主要材料之一,其在混凝土中占据了大概70%的体积,是混凝土工程的主要材料,其用量十分庞大。作为主要材料,其品质自然会影响到混凝土的性能,国家和行业都对骨料的品质做出了具体规定,甚至混凝土生产企业的技术人员也会根据自己对骨料的理解,在自己内心中设定了一个标准。这些行为会自然而然地影响到骨料的选择和使用,甚至会影响到配合比设计的思路,并最终影响混凝土的性能。如何正确对待和使用骨料是值得我们深思的问题,了解骨料、了解岩石可以更好做好混凝土。

粗、细骨料的前身都是岩石,岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体,按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中,岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石,也称火成岩。喷出地表的岩浆岩称喷出岩或火山岩,在地下冷凝的则称侵入岩。沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石;变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩,由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。由于各类岩石的形成条件、矿物成分、结构构造等因素的差异性,不同的岩石其物理力学形成可能有很大的差别。

岩浆岩生成于地壳深部或地壳之下的高温熔融硅酸盐物质(岩浆)沿地壳中的薄弱地带上升侵入地壳浅部或喷出地表冷凝成为岩石,又称火成岩。岩浆的成分主要是硅酸盐物质,只有少数火山曾喷出过碳酸盐岩浆(如非洲坦桑尼亚东部) 和氧化铁矿浆(如南美智利拉科磁铁矿岩浆)。硅酸盐熔浆中存在着大量的氧、硅和其他多种元素,这些元素各以不同的形式和硅氧四面体组成多种状态的络阴离子团。在这些离子团凝聚态的变化过程中,岩浆的活动态势也随之改变。除此之外,岩浆的活动状态还受岩浆中挥发成分的影响,挥发分在岩浆中的含量一般不超过6%,主要是水蒸气(约占挥发分总量的60%-90%),其次是CO2COSO2HCIH2SN2HF;挥发分在地下深处高温高乐下的岩浆中是呈溶解状态的,一旦喷达地表,就会急速地逸出,形成火山喷气。

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成分相同的岩浆,在不同的冷凝环境下,可以形成具有不同外部特征的岩石:大规模的深成岩,冷凝过程长,能充分结晶,全部形成较大的晶体;浅成岩和喷出岩,由于冷凝迅速,常常结晶不充分,甚至完全来不及结晶,部分二氧化硅形成玻璃体,也就存在了碱活性,火山灰类磨细还可以做掺合料。

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图片3.png

岩浆生成于地幔,地幔是地球里面放射性物质集中的地方,由于放射性物质分裂的结果,整个地幔的温度都很高,大致在1000度至3000度之间,这样高的温度足可使岩石溶化,但这里的压力很大,约50万至150万个大气压。在岩浆不断向上侵入过程中,岩浆中的气体迅速膨胀,越接近地表表层膨胀越大,所以浅成岩和喷出岩孔隙率会比较高,如玄武岩、沸石等等,这是火成岩一大特性,当然深成岩和变质岩要小得多。孔隙率高带来一个问题,对水和外加剂的吸附量会较大,但吸饱了水和外加剂也容易后置泌水!

岩浆从1000多摄氏度逐渐降温到大气环境温度,体积收缩,会形成好很多劈裂,劈裂后,雨水顺着裂隙下渗,岩石发生风化,这在南方多雨地区影响更为明显。雨水融进了二氧化碳,形成碳酸,使岩石发生风化反应。

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硅质岩山体

水解和碳酸化作用

水解:


2KAlSi3O83H2O   ——     H2 Al2Si2O8.H2O4SiO22KOH

     钾长石               高岭石

碳酸化水解作用:


2KAlSi3O8CO22H2O ——  H2Al2Si2O8. H2O 4SiO2K2CO3

CO2溶于水时,对碳酸盐的溶解力,较纯水增强几十倍。

硅酸盐类的造岩矿物风化过程:

   钾长石→绢云母→水云母→高岭石。

   辉石、角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。

   黑云母→蛭石→蒙脱石→高岭石。

   白云母→水云母→贝得石→蒙脱石→多水高岭石→高岭石。

   石英(部分)→硅酸→石髓→次生石英。

   在适宜的气候条件下,高岭石进一步分解成铝土矿和石髓等,而辉石、角闪石、黑云母还分解成褐铁矿和针铁矿等。

大多数岩石成分风华产物便是土壤,所以硅质岩山体内部会存在很多土壤。这里要提一下的就是蒙脱石,也就是蒙脱土。

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蒙脱土是2:1型层状硅酸盐中晶体两面都是氧,通过很弱的氧键松弛地联结起来,水分子(阳离子也一样)被吸收到两晶体单元之间的空隙处,引起晶格膨胀。其颗粒直径为0.01~1微米,分散性高,吸水性强;内表面积比外表面积大得多,比表面为700~800 m2/g,大大超过高岭石的比表面;蒙脱石在温带干旱地区的土壤中含量较高。蒙脱石分子结构氧层之间的粘结力很小,水和别的极性分子容易进入晶层间,同时结构中的阳离子又容易与其他离子发生置换能吸附相当于自身体积8-20倍的水而膨胀至30倍,吸附量和膨胀量都很大,这是特别需要注意的,不同的土壤性质是不一样的。

从以上可以看出,一般的火成岩具有孔隙率偏高、吸附性强,风化过程产生的土质一样容易吸附水和外加剂,造成混凝土工作性变动大。

对于沉积岩,比较典型的是石灰石、白云石、砂岩等

图片1(1).png

砂岩放大图

从上图可以看出砂岩放大照片,砂沉积后在高温高压下形成了砂岩,但还没形成石英岩,这时候空隙率很高,作为粗细骨料慎用,同样是吸附的问题。

石灰石的主要成份CaCO3,碳酸就是二氧化碳的水溶液,石灰石与碳酸反应如下:
CaCO
3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2是溶于水的物质,随着下雨就流走。

白云石是组成为CaMg(CO3)2的碳酸复盐,白云石加热到700~900℃时分解为二氧化碳和氧化钙、氧化镁的混合物,称苛性镁云石,易与水发生反应。当白云石经1500℃煅烧时,氧化镁成为方镁石,氧化钙转变为结晶 a-CaO,结构致密,抗水性强,耐火度高达2300℃。

白云石与碳酸反应生成碳酸氢钙和碳酸氢镁,碳酸氢镁是一种不稳定的固态镁化合物,分子式为Mg(HCO3)2,仅存在于溶液中。

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石灰岩质的鸡鸣山

可以看出,纯净的白云石和石灰石风化后产物溶于水,不会产生土壤,做成骨料不会影响到混凝土,这也是大家喜欢用的原因之一,但是泥质灰岩泥质白云岩则含有土壤,性质另当别论。

白云石、石灰石与火成岩有时候外观很相似,如何快速鉴别?最简单的,用稀盐酸很好鉴别,火成岩都是不与稀盐酸反应的,而白云岩石粉和石灰岩会产生二氧化碳。



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