礦物摻合料礦粉和粉煤灰對(duì)混凝土性能影響

摘要：研究了單摻與雙摻不同比例的粉煤灰和礦粉對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響；將摻入20%礦粉和20%粉煤灰混凝土與不摻礦物摻合料的混凝土的抗?jié)B性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明合理比例的摻入礦物摻合料能夠保證混凝土強(qiáng)度，改善混凝土的工作性能、耐久性，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：粉煤灰；礦粉；抗壓強(qiáng)度；抗?jié)B性能
0引言
近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的全面發(fā)展，混凝土行業(yè)快速發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)激烈，控制商品混凝土的成本成為各廠家關(guān)心的重中之重。如何在保證混凝土質(zhì)量的前提下，選用合適的礦物摻合料對(duì)水泥進(jìn)行取代，成為各企業(yè)關(guān)注和研究的重點(diǎn)。因此結(jié)合企業(yè)混凝土生產(chǎn)的實(shí)際情況，選用標(biāo)號(hào)為C30混凝土作為研究對(duì)象，選用礦粉和粉煤灰作為礦物摻合料進(jìn)行試驗(yàn)工作，本文就此方面情況作為介紹。
1原材料
1.1水泥:華潤(rùn)平南水泥有限公司生產(chǎn)的華潤(rùn)牌PO42.5普通硅酸鹽水泥。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1
表1
廠家 比表面積（m2/kg） 沸煮安定性 抗折強(qiáng)度（Mpa） 抗壓強(qiáng)度（Mpa）
   3d 28d 3d 28d
華潤(rùn) 350 合格 6.5 9.1 32.2 53.8
1.2粉煤灰：珠海電廠生產(chǎn)F類Ⅱ級(jí)粉煤灰。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2
表2
細(xì)度（%） 燒失量（%） 需水比（%） CaO% SO3%
18 4.0 95 0.50 0.14
1.3礦粉：東莞海源建材有限公司生產(chǎn)S95級(jí)礦粉。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3
表3
密度（g/m3） 比表面積（m2/kg） SO3% cl-% 7d活性% 28d活性%
2.90 430 1.22 0.016 76 105
1.4骨料：砂是西江中砂，細(xì)度模數(shù)2.6；石子是肇慶金利碎石，粒徑5～31.5mm。
外加劑：華鴻涂料有限公司生產(chǎn)的FDN高效緩凝減水劑。
2試驗(yàn)方法
2.1  選用水膠比為0.49的C30標(biāo)號(hào)混凝土配合比，選定不摻礦物摻合料的C30混凝土為基準(zhǔn)樣，通過(guò)單摻與雙摻不同比例的粉煤灰和礦粉與基準(zhǔn)樣進(jìn)行對(duì)比，主要觀察混凝土拌合物性能和標(biāo)樣試件不同齡期7d、28d、60d抗壓強(qiáng)度。拌合物和易性觀察根據(jù)GB/T50080-2002進(jìn)行，抗壓強(qiáng)度測(cè)定根據(jù)GB/T50081-2002進(jìn)行。
2.2  摻入20%粉煤灰和20%礦粉的C30混凝土與C30基準(zhǔn)，各成型一組6個(gè)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗?jié)B試件，標(biāo)養(yǎng)28d進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，水壓從0.1Mpa開(kāi)始，每隔8h增加0.1Mpa，逐級(jí)加壓至1.3Mpa，并恒壓8小時(shí)，觀察滲水情況并記錄滲水高度?？?jié)B性能測(cè)定根據(jù)GB/T50082-2009進(jìn)行。
3試驗(yàn)結(jié)果
表4 混凝土試驗(yàn)結(jié)果
 膠凝材料（kg/m3） 粉煤灰取代率（%） 礦粉取代率（%） 水膠比（%） 砂率（%） 坍落度
（mm） 流動(dòng)性 強(qiáng)度（Mpa）
        7d 28d 60d
基準(zhǔn) 340 0 0 0.49 43 160 一般 31.5 39.5 42.0
F1 340 20 0 0.49 43 170 較好 26.5 37.3 40.6
F2 340 25 0 0.49 43 180 良好 26.4 37.0 40.1
F3 340 30 0 0.49 43 180 良好 22.8 37.1 41.0
F4 340 35 0 0.49 43 185 良好 21.0 35.2 40.0
K1 340 0 20 0.49 43 170 較好 29.6 38.8 42.2
K2 340 0 25 0.49 43 175 稍泌 29.3 38.4 42.2
K3 340 0 30 0.49 43 170 泌水 27.0 38.0 43.2
K4 340 0 35 0.49 43 175 泌水 24.5 37.5 41.6
F1K1 340 15 10 0.49 43 175 良好 28.4 37.5 42.2
F2K1 340 20 10 0.49 43 170 良好 29.3 37.4 42.8
F3K1 340 25 10 0.49 43 185 良好 25.8 36.9 40.9
F1K2 340 15 20 0.49 43 180 良好 27.5 39.0 43.0
F2K2 340 20 20 0.49 43 185 良好 27.1 38.5 41.8
F1K2 340 25 20 0.49 43 195 良好 26.0 37.0 39.0
F1K3 340 15 25 0.49 43 175 良好 26.8 38.3 41.1
F2K3 340 20 25 0.49 43 180 良好 26.0 38.0 38.8
F3K3 340 25 25 0.49 43 190 良好 23.8 35.6 37.5
 
通過(guò)表4可以看出單摻礦粉和粉煤灰的混凝土坍落度和流動(dòng)性明顯優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土，總體隨著摻量的增加，坍落度不斷增大，流動(dòng)性不斷改善，但是單摻礦粉時(shí)，隨著摻量的增大，拌合物易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，坍落度和流動(dòng)性下降，效果差于單摻粉煤灰的混凝土；雙摻粉煤灰和礦粉時(shí)，隨著摻量的增加，坍落度不斷增加，流動(dòng)性有較大的改善，要優(yōu)與單摻粉煤灰或礦粉時(shí)的狀態(tài)。
通過(guò)圖1、2、3可以看出，單摻粉煤灰或礦粉的混凝土7d、28d強(qiáng)度低于基準(zhǔn)的7d、28d強(qiáng)度，60d強(qiáng)度接近與基準(zhǔn)60d強(qiáng)度，總體隨著摻量的增加，強(qiáng)度相差越大。其中單摻礦粉的混凝土強(qiáng)度明顯要優(yōu)與單摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度，當(dāng)摻量在20～30%時(shí)，60d強(qiáng)度超過(guò)基準(zhǔn)強(qiáng)度，當(dāng)摻量在30%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值；雙摻礦粉和粉煤灰的混凝土，強(qiáng)度總體也隨著摻量的增加而減小，其中7d強(qiáng)度明顯低于基準(zhǔn)強(qiáng)度，28d強(qiáng)度在礦粉摻量為20%總摻量在35%-40%之間時(shí)，更接近于基準(zhǔn)強(qiáng)度，60d強(qiáng)度在總摻量在30%-40%之間時(shí)，強(qiáng)度基本達(dá)到或超過(guò)基準(zhǔn)強(qiáng)度?？倱搅看笥?0%后，隨著摻量的增加，早期和后期強(qiáng)度下降越大。
表5 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)
最大加壓1.3Mpa 滲水高度（mm）
 1 2 3 4 5 6
基準(zhǔn) 35 40 45 55 31 29
摻入20%礦粉20%粉煤灰 5 8 12 0 8 12
從表5可以看出2組試件都未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，抗?jié)B等級(jí)大于P12，未摻摻合料的基準(zhǔn)滲水高度在29-55mm之間，而摻有礦粉和粉煤灰的混凝土滲水高度僅有0-12mm，說(shuō)明隨著礦粉和粉煤灰的摻入對(duì)混凝土抗?jié)B性能有著明顯的提高。
以上試驗(yàn)說(shuō)明礦粉和粉煤灰的摻入，使得多組分礦物復(fù)合在一起發(fā)揮“復(fù)合化超疊加效應(yīng)”，可以充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，其各自的形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)、火山灰效應(yīng)相互作用，同時(shí)摻有不同粒徑和粒度分布的礦物摻合物，可以提高漿體的密實(shí)堆積程度，發(fā)揮“密實(shí)堆積效應(yīng)”，使得膠凝材料水化加快，混凝土孔隙率降低，微觀結(jié)構(gòu)變得的均勻，產(chǎn)生優(yōu)良的力學(xué)性能和耐久性能。
4 結(jié)論
  1、雙摻粉煤灰和礦粉，大大改善了混凝土拌合物的工作性能，更易與施工；隨著水泥量的取代，可以大大降低了混凝土水化熱，減少因水化熱帶來(lái)的溫差裂縫。
  2、雙摻粉煤灰和礦粉，混凝土早期強(qiáng)度會(huì)偏低，當(dāng)總?cè)〈试?0～40%時(shí)，混凝土后期強(qiáng)度比較理想。
  3、雙摻粉煤灰和礦粉，使混凝土更為密實(shí)，耐久性更好。
  4、選擇合適摻量摻入粉煤灰和礦粉，不僅保證了混凝土的質(zhì)量，同時(shí)大大降低了混凝土的生產(chǎn)成本。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳益蘭，尤衛(wèi)玲，何坤富.礦物摻合料的復(fù)合效應(yīng)對(duì)混凝土性能的影響.綠色建材的研究與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社.2004
[2]錢(qián)覺(jué)時(shí).粉煤灰特性與粉煤灰混凝土[M].北京：科學(xué)出版社.2002