朱文濤，孫志強

（寧夏華盛砼業(yè)有限公司，寧夏　銀川　750001）

礦物摻合料對機制砂混凝土性能的影響和研究

朱文濤，孫志強

（寧夏華盛砼業(yè)有限公司，寧夏銀川750001）

本文探討了機制砂混凝土中單摻粉煤灰、單摻礦粉及摻復合礦物摻合料時，對機制砂混凝土各項性能指標的影響。結(jié)果表明：單摻粉煤灰對混凝土的工作性有明顯的改善，但對強度的影響較大；單摻礦粉對混凝土的工作性影響較大，但對強度影響較??；摻復合礦物摻合料對混凝土的工作性和施工性得以提高，并保證了混凝土的質(zhì)量。

混凝土；機制砂；粉煤灰；礦粉；復合礦物摻合料

0　前言

商品混凝土具有技術(shù)質(zhì)量穩(wěn)定和環(huán)保的優(yōu)勢，在全國大中城市已得到廣泛的應用。但是隨著混凝土的大量使用，建筑材料的過度消耗，尤其是砂石料的開采使生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性受到了破壞。目前天然砂或河砂的量幾乎很難再開采，所以機制砂在商品混凝土中得到了大量使用。本文借以寧夏盛弘砂石料有限公司生產(chǎn)的機制砂混凝土，針對不同摻合料，對混凝土的性能進行研究。

1　材料選用及性能

水泥：寧夏賽馬水泥有限公司 P?O42.5 水泥，其物理性能見表 1。

表1　水泥基本物理性能

粉煤灰：寧夏三力Ⅰ級粉煤灰，其物理性能見表2。

表2　粉煤灰基本物理性能

?；郀t礦渣粉：烏海 S75 礦渣粉，其物理性能見表3。

表3　礦渣粉和復合礦物摻合料基本物理性能

復合礦物摻合料：寧夏盛遠新型建材有限公司生產(chǎn)，主要包括粉煤灰、礦渣粉、硅灰、石灰石粉，物理性能試驗標準應用礦渣粉的標準，見表 3。

砂：寧夏盛弘砂石料廠生產(chǎn)的山砂，即機制砂。其細度模數(shù) ＞3.0。砂中＜0.075mm 的粒徑為 3% 左右，且 MB 值＜0.8。70% 的機制砂搭配30%的細砂（細度模數(shù)2.0，含泥2.2）配制出細度模數(shù)為2.7 的中砂，各項指標均能滿足普通混凝土的要求。

石：寧夏盛弘砂石料廠生產(chǎn)的 5～25mm 的連續(xù)級配碎石，含泥為 0.4%，壓碎值指標為 8.2%，針、片狀顆粒含量為5.0%。

外加劑：為自產(chǎn)萘系泵送劑，含固26%。

2　不同摻合料的試配情況

2.1單摻粉煤灰混凝土試配

在保證坍落度不變的前提下采用逐步提高粉煤灰的比例，同時調(diào)整用水量觀察混凝土的工作性和狀態(tài)?；炷僚浜媳热绫?4 所示，試驗結(jié)果見表 5。

表4　C30 混凝土配合比　　　　　　　kg/m3

表5　不同粉煤灰摻量下混凝土的工作性和抗壓強度

從表 5 中編號 1 可以看出機制砂混凝土坍落度損失較大，工作性差。主要原因為機制砂是在機械力作用下，呈現(xiàn)不規(guī)則的多棱角形狀，表面粗糙，表現(xiàn)出流動性差的現(xiàn)象。但在混凝土中摻加粉煤灰可以很好的改善混凝土的工作性。從表 5 編號2～5 的坍落度和擴展度數(shù)值可以看出隨著粉煤灰的比例逐步提高時，機制砂混凝土的用水量逐步在降低（粉煤灰的需水量小），拌合物的保坍性和流動性得到了較好的改善，分析其原因：粉煤灰中大量球狀玻璃體的滾珠效應對漿體起到了“潤滑作用”，在摻合料中主要發(fā)揮著形態(tài)效應和微集料效應，增大了機制砂混凝土的流動性，降低了由于砂的顆粒級配及不規(guī)則形狀引起混凝土坍落度大的弊端。提高了混凝土的施工性。但從抗壓強度值，看出粉煤灰的摻量降低了抗壓強度。這是因為在粉煤灰混凝土中，水泥初次水化后，粉煤灰活性低，二次水化不太明顯。所以強度下降幅度比較大[1]。

2.2單摻礦粉混凝土試配

單摻礦粉對混凝土的工作性和狀態(tài)的影響。其配合比與表 4 的相同。試驗結(jié)果見表 6。

表6　不同礦粉摻量下混凝土的工作性和抗壓強度

由表 6 可知，隨著摻量的提高，單摻礦粉混凝土較單摻粉煤灰的坍落度損失加快，且出機狀態(tài)下的混凝土工作性越來越差，主要體現(xiàn)在保水性、粘聚性不好，并且伴有泌水現(xiàn)象。從狀態(tài)來看單摻礦粉不利于混凝土的施工性，所以單摻礦粉不利于機制砂在混凝土中的應用。但單摻礦粉在混凝土中的優(yōu)勢從表中可以看出強度損失較少。這是由于礦粉的火山灰效應在二次水化中起到了比較明顯的效果[2]。

2.3摻復合礦物摻合料混凝土試配

為了使礦物摻合料在機制砂混凝土中能起到很好的作用，選用寧夏盛遠新型建材有限公司生產(chǎn)的復合型礦物摻合料做相應的試配摻合料能合理地在機制砂混凝土中得到更好的應用，結(jié)合以上粉煤灰和礦粉單摻試驗現(xiàn)象及結(jié)果，進行三者試驗的比對。試驗采用寧夏盛遠新型建材有限公司推薦的配合比，該配合比的特點：低用水量，低水膠比，低水泥用量，粉煤灰摻量為 15%，即 55kg，配比見其表 7，試驗結(jié)果見表 8。

相比以上單摻試驗，在表 8 中的五組試驗中，混凝土拌合物狀態(tài)有了明顯的改善，工作性也達到比較好的效果，在拌合物坍落度相近的情況下，隨著復合摻合料摻量的增加，拌合物用水量略微減少，降低了水膠比，并且混凝土的狀態(tài)變化較小，拌合物坍落度和擴展度損失明顯減少，尤其在摻合料摻量在 30% 時混凝土的和易性達到了最佳狀態(tài)。工作性能很好地滿足工程的要求，強度值能很好地滿足設(shè)計要求。

表7　復合礦物摻合料體系下的混凝土配合比　　kg/m3

表8　復合礦物摻合料下混凝土的工作性和抗壓強度

以上三組試驗中，無摻合料的機制砂混凝土，其出機狀態(tài)的和易性一般，流動性失去的較快，混凝土很難滿足施工性。強度的富余值較高。其原因為無摻合料的混凝土，由于水泥的水化作用，使得混凝土早期強度高，后期強度增長慢，并且水化產(chǎn)物不在進行二次水化的條件。單摻粉煤灰和單摻礦粉的混凝土各有各的優(yōu)勢和缺陷，但摻復合礦物摻合料時，可以產(chǎn)生“復合化超疊加效應”，各組分能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，其各自的形態(tài)效應、微集料效應、火山灰效應及填充效應相互作用，形成“工作性能互補效應”和“強度互補效應”，使摻復合礦物摻合料混凝土具有良好地工作性、施工性，又具有較高的強度保證率[2]。同時在保證強度的前提下，適當提高摻合料的摻量可以填補機制砂流動性差的缺陷，這樣更好的保證了混凝土的工作性。

2.4強度對比分析

圖1　相同摻量下 7d 抗壓強度的比較

圖2　相同摻量下28d 抗壓強度的比較

由圖 1 和圖2 看出單摻礦粉的 7d 和28d 抗壓強度均高于單摻粉煤灰的，這說明等量的礦粉比粉煤灰在混凝土中對強度的貢獻較好，這是由于礦粉的活性較粉煤灰的要強。摻入復合礦物摻合料與前兩者相比，早期強度提高同時，后期強度發(fā)展良好，且摻量越高，此現(xiàn)象越明顯。復合礦物摻合料由于綜合了粉煤灰和礦粉及硅灰和石灰石粉，具有比表面積大、細度小，分散性好的優(yōu)勢，不僅能填補混凝土中不規(guī)則機制砂所造成的細微孔隙，甚至能填充水泥顆?？紫叮ＷC了凝膠體的密實度，增強了混凝土的致密性。從以上可以看出摻復合礦物摻合料不僅彌補了粉煤灰和礦粉各自的不足，并且加強了它們的雙重優(yōu)勢[3]。

3　結(jié)論

機制砂細骨料預拌混凝土在不摻礦物摻合料時，坍落度損失快，很難滿足施工性，并且材料成本高，不利于資源的綜合利用。摻入適量粉煤灰，可提高流動性，并且對強度的影響不大，當提高粉煤灰摻量時，強度有所下降，不能夠保證質(zhì)量。單摻礦粉不利于混凝土的工作性。但摻復合礦物摻合料的結(jié)果是混凝土的工作性和施工性起到了很好的改善，并且保證了混凝土的強度。以上摻復合礦物摻合料的試配，已應用于生產(chǎn)和施工中，這樣的混凝土較以往在生產(chǎn)和施工中影響因素明顯減少了許多，在銀川得到了許多施工單位的肯定，這對寧夏地區(qū)混凝土的發(fā)展起到了很好的效果。

[1] 李東宇，粉煤灰和礦粉在混凝土中的應用[J]．科技信息，2011(21)：302-303.

[2] 劉瑞雪，張連英，等．礦物摻合料對 C45 混凝土性能影響的試驗研究．混凝土，2014(06)：75-77．

[3] 張建彬，王軍，等．不同礦物摻合料對混凝土性能影響的研究．商品混凝土，2014(03)：64-65．

［通訊地址］寧夏銀川市北京中路信通大廈六樓（750001）

朱文濤（1986—），男，工程師，主要從事砂漿、混凝土等無機非金屬材料。