付寶華　蓋東方　李軍

[摘要]通過混凝土配合比試驗，研究了粉煤灰與礦粉的疊加效應(yīng)對高性能混凝土力學(xué)性能的影響，并分析了復(fù)合摻合料疊加效應(yīng)的影響機理。結(jié)果表明，在粉煤灰與礦粉重量比為1.5 ∶1，總摻量為20%～40%范圍內(nèi)，混凝土各齡期的抗壓強度均有所提高。粉煤灰與礦粉復(fù)摻后有助于改善粉體材料的顆粒級配、減小膠凝材料體系的空隙率、發(fā)揮摻合料的微集料效應(yīng)和火山灰活性，使得水泥石的結(jié)構(gòu)更加致密。粉煤灰與礦粉的疊加效應(yīng)有利于混凝土力學(xué)性能的提高。

[關(guān)鍵詞]混凝土；粉煤灰；礦粉；力學(xué)性能；疊加效應(yīng)

文章編號：2095-4085（2016）07-0032-03

礦物摻合料是制備混凝土的重要原材料，可大幅度減少水泥用量、改善混凝土的綜合性能，在實際工程中的應(yīng)用越來越廣泛。但單一的礦物摻合料對于混凝土性能的影響存在一些不足，如單摻粉煤灰的混凝土早期強度較低，單摻礦粉的混凝土拌合物易出現(xiàn)泌水量較大等問題，使得摻合料在工程中的應(yīng)用受到限制。如在混凝土中同時摻粉煤灰和礦粉，比單摻粉煤灰或礦粉會具有更好的效果[1]。所以，兩種或多種礦物摻合料復(fù)摻使用產(chǎn)生的疊加效應(yīng)將成為改善混凝土綜合性能的有效途徑[2]。

國內(nèi)外學(xué)者對不同礦物摻合料復(fù)合摻加的應(yīng)用效果進(jìn)行了大量研究。G.C.Isaia等人研究了礦物摻合料復(fù)摻對低強度混凝土性能的影響，認(rèn)為復(fù)摻礦物摻合料可以有效提高低強度混凝土的力學(xué)性能，且90d后的效果要明顯好于28d[3]；李宗津等人研究表明，復(fù)摻10%的高嶺土和20%的礦渣時既可以提高混凝土的抗壓強度又可以改善混凝土的流動性[4]；Ibrahim Turkmen等人研究了硅灰與礦粉復(fù)摻對混凝土性能的影響，認(rèn)為10%的硅灰與20%的礦渣復(fù)摻可以使0.35水膠比的混凝土抗壓強度最高[5]。以上研究主要對不同品種摻合料復(fù)合摻加后對中低強度混凝土性能的影響行了研究，缺乏在此領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芑炷列阅艿挠绊懷芯?。為了更好的推廣應(yīng)用高性能混凝土、更有效的發(fā)揮不同品種礦物摻合料的疊加效應(yīng)、實現(xiàn)大量固體廢棄物的資源化利用，非常有必要研究粉煤灰與礦粉的疊加效應(yīng)對高性能混凝土力學(xué)性能的影響。

1試驗材料與方案

1.1試驗原材料

水泥采用P.O 52.5水泥，具體性能指標(biāo)見表1。

由圖1可知，隨粉煤灰摻量的增加，混凝土7d和28d的抗壓強度均呈下降趨勢，這主要是由于粉煤灰的活性較低所致。這說明粉煤灰摻量增加，不利于提高混凝土的抗壓強度，更不利于提高早期抗壓強度；礦粉摻量為10%時，混凝土7d和28d抗壓強度略微高于基準(zhǔn)混凝土，摻量進(jìn)一步增加，強度呈下降趨勢。這說明單摻礦粉也不利于提高混凝土的抗壓強度。

粉煤灰與礦粉按1.5 ∶1的比例摻加到混凝土中，總摻量在20%～40%時混凝土的7d和28d抗壓強度明顯高于基準(zhǔn)混凝土，7d抗壓強度比基準(zhǔn)混凝土最高增加14.7%，28d抗壓強度比基準(zhǔn)混凝土最高增加19.2%。摻量進(jìn)一步增加，抗壓強度出現(xiàn)回落趨勢。

通過以上分析可知，粉煤灰和礦粉復(fù)摻的效果要明顯優(yōu)于單摻，尤其是在復(fù)摻量為20%～30%之間時，各項力學(xué)性能都達(dá)到最佳。粉煤灰不同品種的礦物摻合料復(fù)合摻加產(chǎn)生的疊加效應(yīng)有助于提高混凝土的綜合性能，有效避免單摻帶來的不利影響，實現(xiàn)摻合料更大摻量。為了更好的發(fā)揮這種疊加效應(yīng)，有必要深入研究復(fù)合摻合料產(chǎn)生疊加效應(yīng)的機理。

3復(fù)摻粉煤灰與礦粉對高性能混凝土的影響機理分析

為了探討復(fù)摻粉煤灰與礦粉對高性能混凝土的影響機理，對不同組成的膠凝材料顆粒的粒度分布及硬化水泥石的孔隙率進(jìn)行了檢測分析。

3.1復(fù)摻粉煤灰與礦粉對膠凝材料粒度分布的影響

采用激光粒度分布儀，對粉煤灰和礦粉摻量為30%的膠凝材料以及粉煤灰和礦粉比例為1.5 ∶1、總摻量為30%的膠凝材料進(jìn)行顆粒力度分布檢測，復(fù)摻粉煤灰與礦粉對膠凝材料粒度分布的影響如圖2所示。

由圖2可以看到，水泥和礦粉組成的膠材體系顆粒分布較為集中，而水泥和粉煤灰組成的膠材體系中小于10μm的細(xì)粉含量較多。水泥、粉煤灰和礦粉組成的膠材體系顆粒分布更接近于正態(tài)分布，有助于改善粉體材料的顆粒級配，減小膠凝材料體系的空隙率、使膠材體系的組成更趨密實，更有利于發(fā)揮復(fù)合摻合料的疊加效應(yīng)。

3.2復(fù)摻粉煤灰與礦粉對水泥石孔隙率的影響

采用自動壓汞測試儀，對粉煤灰和礦粉摻量為30%的膠凝材料以及粉煤灰和礦粉比例為1.5 ∶1、總摻量為30%的膠凝材料形成的水泥石進(jìn)行孔隙率檢測。在水化齡期為28d、水膠比同為0.32條件下，復(fù)摻粉煤灰與礦粉對水泥石孔隙率的影響如圖3所示。

由圖3可知，粉煤灰與礦粉復(fù)摻能夠明顯降低混凝土中水泥石的孔隙率?？紫堵式档驼f明水泥石的密實性得到提高，混凝土的綜合性能也會得到提高。這是因為粉煤灰和礦粉復(fù)合摻加后，不同摻合料顆粒相互填充，能夠充分發(fā)揮摻合料的微集料效應(yīng)，各組成材料堆積更加緊密。同時，不同品種摻合料復(fù)合摻加更有利于摻合料火山灰效應(yīng)的發(fā)揮，多

重效應(yīng)相互疊加，使得水泥石的孔隙率進(jìn)一步降低，有利于提高高性能混凝土的力學(xué)性能。

3結(jié)語

（1）粉煤灰與礦粉復(fù)合摻加，在粉煤灰與礦粉重量比為1.5 ∶1、總摻量為20%～40%范圍內(nèi)，混凝土各齡期的抗壓強度和抗折強度均有所提高。粉煤灰與礦粉的疊加效應(yīng)有利于提高高性能混凝土的力學(xué)性能。

（2）粉煤灰與礦粉復(fù)合摻加，有助于改善粉體材料的顆粒級配，減小膠凝材料體系的空隙率、使膠材體系的組成更趨密實。有助于不同品種摻合料的微集料效應(yīng)和火山灰活性的發(fā)揮，多重效應(yīng)相互疊加，使得水泥石的結(jié)構(gòu)更加致密，有利于提高高性能混凝土的力學(xué)性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊華全，董維佳，王仲華.摻礦渣微粉和粉煤灰的混凝土性能試驗研究[J].人民長江，2001，（11）：30-32.

[2]Hassan K E，Cabrera J G，Maliehe R S.The effect of mineral admixtures on the properties of highperformance concrete[J].Cement and Concrete，2000，（22）：267-271.

[3]G C Isaia，A L G Gastaldini，R Moraes.Physical and pozzolanic action of mineral additions on the mechanical strength of high-performance concrete[J].Cement & Concrete Composites，2003，（25）：69-76.

[4]Zongjin Li，Zhu Ding.Property improvement of Portland cement by incorporating with metakaolin and slag[J].Cement and Concrete Research，2003，（33）：579-584.

[5] I·brahim Tu¨rkmen，Mehmet，Gavgal，Rustem Gul.Influence of mineral admixtures on the mechanical properties and corrosion of steel embedded in high strength concrete[J].Materials Letters，2003，（57）：2037-2043.