張俊萍何紅軍

（1.許昌大成商品混凝土有限公司，河南 許昌 461000；2.鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

淺談粉煤灰礦渣粉雙摻對(duì)混凝土工作性能及力學(xué)性能的影響

張俊萍1何紅軍2

（1.許昌大成商品混凝土有限公司，河南 許昌 461000；2.鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

粉煤灰和礦渣粉是混凝土的重要摻合料，在混凝土中起著重要的作用。本文通過固定總摻合料的量, 按不同比例復(fù)合摻入粉煤灰和礦渣粉，設(shè)計(jì)混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)分析，得出粉煤灰和礦渣粉復(fù)合摻入對(duì)混凝土工作性能的影響。

粉煤灰 礦渣粉 混凝土 雙摻

一、概述

自從1824年J.Aspdin發(fā)明波特蘭水泥后[1]，混凝土的膠凝材料產(chǎn)生了質(zhì)的變化。隨著建筑量的增加，資源愈加緊缺。學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰和礦渣粉應(yīng)用于水泥或混凝土中，可以使水泥或混凝土的性能更優(yōu)異。

粉煤灰是燃煤電廠的廢棄物，它的排放對(duì)環(huán)境造成了巨大的威脅。許多研究報(bào)告顯示，粉煤灰作為活性摻合料,替代部分水泥,可起到良好的效果。

以?；郀t礦渣為主要原料，摻加少量石膏磨制成一定細(xì)度的粉體，稱作?；郀t礦渣粉，簡(jiǎn)稱礦渣粉[2]。隨著對(duì)工業(yè)廢渣利用的研究，礦渣粉在水泥和混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用也多起來。

普通混凝土水泥用量較多，和易性較差，塌損快。粉煤灰和礦渣粉摻入混凝土后，在混凝土漿體化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的作用機(jī)理不同，可實(shí)現(xiàn)不摻或單摻礦物摻合料所不能達(dá)到的效果。如今粉煤灰和礦渣粉雙摻在水泥或混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。

二、試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方案

1.試驗(yàn)原材料

本試驗(yàn)采用的水泥是天瑞集團(tuán)禹州水泥有限公司生產(chǎn)的天瑞牌P.O42.5級(jí)水泥, 其技術(shù)指標(biāo)符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GB175-2007)中普通硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)指標(biāo)如表1：

表1 天瑞水泥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

所用粉煤灰為禹州龍崗電廠生產(chǎn)的粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005中規(guī)定的II級(jí)粉煤灰的要求。其技術(shù)指標(biāo)如表2：

表2 粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)%

所用礦渣粉為新鄉(xiāng)王氏集團(tuán)生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉。其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合《用于水泥和混凝土中?；郀t礦渣粉》（GB/T18046-2008）中規(guī)定的S95級(jí)礦渣粉的要求。其技術(shù)指標(biāo)如表3：

表3 礦渣粉的技術(shù)指標(biāo)

砂：魯山中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，II區(qū)級(jí)配；符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ 52-2006）中規(guī)定的中砂標(biāo)準(zhǔn)要求。

碎石：禹州5-25mm連續(xù)級(jí)配碎石；符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ 52-2006）中規(guī)定的5-25mm連續(xù)級(jí)配碎石標(biāo)準(zhǔn)要求。

外加劑：河南科之杰高效減水劑；符合《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）中規(guī)定的高效減水劑的標(biāo)準(zhǔn)要求。

拌合用水：地下深井水；符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）中規(guī)定的混凝土拌合用水要求。

2.混凝土的成型養(yǎng)護(hù)及拌合物性能、力學(xué)性能試驗(yàn)

本試驗(yàn)進(jìn)行的混凝土拌合物性能及力學(xué)性能試驗(yàn)，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）。

此次試驗(yàn)采用機(jī)械方法進(jìn)行混凝土的拌制，所用設(shè)備：SJD60型強(qiáng)制式單臥軸混凝土攪拌機(jī)、100 mm×100 mm×100 mm的混凝土抗壓試模、100 mm×200 mm ×300 mm坍落度筒和SYE-2000型混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)。

混凝土抗壓試塊按標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)成型，在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

三、雙摻粉煤灰礦渣粉試驗(yàn)配合比方案

在本試驗(yàn)依據(jù)《配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）及《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB/T50146-2014），以0.5水膠比為標(biāo)準(zhǔn)，固定粉煤灰和礦渣粉的摻入比例為45%，調(diào)整粉煤灰和礦渣粉的摻量，配合比及混凝土抗壓強(qiáng)度如表4所示；各配合比坍落度及和易性如表5所示：

表4 礦物摻合料總摻量為45%配合比及各齡期抗壓強(qiáng)度

四、雙摻粉煤灰和礦渣粉對(duì)混凝土工作性能及力學(xué)性能的影響

由表5看出，與純水泥混凝土相比，單摻粉煤灰的混凝土，流動(dòng)性好，但包裹性及粘聚性較差；單摻礦渣粉時(shí)，流動(dòng)性差。而同時(shí)摻入粉煤灰和礦渣粉的混凝土的和易性明顯優(yōu)于單摻的混凝土。

表5 礦物摻合料總摻量為45%時(shí)混凝土坍落度、和易性

由表5看出，混凝土摻入粉煤灰、礦渣粉與不加摻合料的混凝土相比，坍落度有了很大的改變；單摻礦渣粉的混凝土，拌合物塌損快；；單摻粉煤灰時(shí)，混凝土坍落度損失?。浑p摻粉煤灰和礦渣粉時(shí)，隨著礦渣粉摻量的提高，混凝土的坍落度損失逐漸增大。

由表4看出，摻合料總量一定，摻礦物摻合料的混凝土60天的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于同齡期純水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度；雙摻45%的混凝土的抗壓強(qiáng)度比純水泥混凝土的28天、60天抗壓強(qiáng)度都有所增高；3天、7天、28天和60天時(shí)，單摻粉煤灰的混凝土在不同齡期比同時(shí)摻入礦渣粉和粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度有所下降。

五、結(jié)論

本次試驗(yàn)測(cè)試了試驗(yàn)配合比新拌混凝土的和易性、混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失和混凝土各齡期的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。通過試驗(yàn)主要?dú)w納以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)粉煤灰和礦渣粉復(fù)合等量取代水泥后，不僅有利于保護(hù)環(huán)境、降低成本，還可以改善混凝土的性能。

(2)在混凝土中復(fù)摻粉煤灰和礦渣粉比單摻粉煤灰或礦渣粉時(shí)，混凝土的工作性能和力學(xué)性能都有明顯的改善。

(3)混凝土加入礦渣粉后，其流動(dòng)性變差，混凝土坍落度損失變大；而隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土的流動(dòng)性變大。

(4)混凝土雙摻適量粉煤灰和礦渣粉后，不僅可以獲得最佳的工作性能，其后期強(qiáng)度明顯高于不摻或單摻礦物摻合料的混凝土。

六、摻入粉煤灰和礦渣粉的混凝土的需要注意的事項(xiàng)

雖然在混凝土中摻入粉煤灰和礦渣粉有很好的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用時(shí)卻需要通過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，在使用過程中還應(yīng)注意：

（1）雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土在生產(chǎn)中，必須延長(zhǎng)混凝土攪拌的時(shí)間5-10秒，以便膠凝材料可以均勻分散。

（2）雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土澆注完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于28天，以利于膠凝材料的充分水化。

（3）粉煤灰混凝土在冬季施工時(shí)應(yīng)采取保溫措施[3]，當(dāng)進(jìn)入冬季施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工不能滿足養(yǎng)護(hù)條件要求時(shí)，應(yīng)降低粉煤灰摻量。

（4）雙摻混凝土在配合比的設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注意：雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土，摻合料總量較大時(shí),混凝土凝結(jié)時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，因此在溫度降低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少摻合料的總量；因礦渣粉的比表面積大于水泥，對(duì)水的吸附要多一些，因此摻入礦渣粉的混凝土在拌制過程中要用水量要適當(dāng)增加。

雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土與普通的混凝土一樣，其配合比必須由專業(yè)的技術(shù)人員經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證后，才可應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中。

[1]蘇達(dá)根.水泥與混凝土工藝.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.12.

[2] GB/T18046-2008,用于水泥和混凝土中?；郀t礦渣粉.

[3]GB/T50146-2014,粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程.

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