李嘉佳，龔祿星，王照能，鄧磊

（科之杰新材料集團（云南）有限公司，云南 安寧 650399）

0 前言

目前，業(yè)內雖然對礦物摻合料進行了大量的研究，但總體深度不夠，研究缺乏一定的系統(tǒng)性與整體性，其制備和應用缺乏系統(tǒng)的理論指導，實際使用還存在較多問題。如高活性的硅灰雖能顯著提高混凝土的強度及多種耐久性能，但卻可能加劇混凝土的收縮，并對混凝土的工作性有不利影響，而且因資源有限、成本較高等方面的原因限制硅灰在混凝土中的應用[1]。粉煤灰和礦渣雖在一定程度上能改善混凝土的工作性及諸多耐久性能，但在較大摻量下會使混凝土早期力學性能下降較明顯[2]。而當前人們認為，決定礦物摻合料使用性能的是其活性，因而在礦物摻合料加工時采取了許多物理及化學措施來激發(fā)礦物摻合料的活性[3]。這些措施雖在一定程度上提高了水泥混凝土強度，但也帶來了一系列問題，諸如可能引發(fā)堿集料反應、抗硫酸鹽侵蝕能力弱、外加劑相容性差等，給其應用造成許多人為的障礙。再如微集料效應，人們已認識到礦物摻合料的微集料效應對混凝土的增強作用，但目前研究大部分都停留在對現(xiàn)象的解釋上，充分發(fā)揮礦物摻合料的微集料效應還必須進行深入研究。因此，需要發(fā)展一套系統(tǒng)理論來指導礦物摻合料的應用。

礦粉為形狀不一的磨細礦渣粉，礦粉顆粒間的相互作用力能夠對水泥膠砂的流動性能產生較為明顯的影響。研究表明，粉煤灰對膠砂的初始流動度影響較平緩，但是隨著摻加量的增加，當其含量大于 10%，膠砂的流動度會不斷增大，當含量超過 25% 之后流動度又會快速下降，因此對礦物摻合料進行研究，不僅可指導礦物摻合料的制備和應用，提高水泥基材料的性能，還可提高工業(yè)廢渣的利用率及降低其利用成本，改善水泥生產不足和工業(yè)廢渣污染環(huán)境等方面的矛盾。礦物摻合料的種類很多，又各有特點，掌握各種摻合料粉體的特點及其發(fā)揮作用的機理，對于全面合理地利用摻合料的重要性不言而喻。由于礦粉表面較為平滑，對減水劑的吸附力較小，能大大降低水泥漿體的屈服應力，并且對各類聚羧酸減水劑都有較好的適應性。在配制高性能混凝土時，通常將礦粉與聚羧酸減水劑進行搭配使用，能夠產生更為明顯的減水效果，并能改善混凝土的坍落度損失，因此我們要根據(jù)實際需要來開發(fā)不同種類的復合摻合料粉體，綜合利用各種粉體的特點，使混凝土技術的高性能化持續(xù)向前發(fā)展。

1 試驗原材料及試驗方案

1.1 試驗原材料

本試驗所用原材料見表 1，主要儀器見表 2 所示。

表 1 試驗原材料

表 2 試驗設備

1.2 聚羧酸減水劑的復配

為保證試驗結果可靠性，復配均采用同一聚羧酸減水劑，母液為云南科之杰新材料有限公司生產，其復配配方如表 3 所示。

表 3 聚羧酸減水劑配方 kg

分別在相對應的反應釜中加入定量的水，然后加入配方定量的緩凝劑 H1、H2，攪拌溶解，再分別加入所需用量的聚羧酸減水母液與保坍母液，并同時攪拌混合均勻，制得所需聚羧酸減水劑，入庫待用。

1.3 不同品種摻合料性能指標

K1～K6 摻合料的粒徑分析數(shù)據(jù)見表 4。由表 4 可知，摻合料的粒徑分布在 3～32μm 區(qū)間占比最多，1～4 號摻合料粒徑分布大致相同，5～6 號摻合料粒徑分布基本沒有＞65μm，需水量較高。總體來說，云南地區(qū)摻合料質量相對穩(wěn)定。

表 4 摻合料粒徑分布測試結果 %

1.4 摻合料需水量比測試方法

水泥凈漿性能測定方法依據(jù) GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度試驗（ISO 法）》，具體配比見表 5。

表 5 摻合料需水量比試驗配比 g

1.5 混凝土測試方法

混凝土性能測定方法按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法》、GB/T 50081—2019《普通混凝土力學性能試驗方法》兩個標準檢測，混凝土強度測定根據(jù) GB 50107—2010《混凝土強度評定標準》判定。混凝土性能測定采用 C30 混凝土等級配合比，分別測試不同種類摻合料對混凝土和易性、坍落度損失、含氣量、抗壓強度的影響。試驗配合比見表 6。

表 6 混凝土性能測定試驗配合比 kg/m3

2 試驗結果與分析

2.1 摻合料需水量比測定

按照基準配合比，選用云南地區(qū) 6 個常用的廠家的摻合料，在用水量和外加劑摻量相同的情況下，進行了適應性試驗，結果見表 7。

表 7 摻合料需水量比試驗數(shù)據(jù)

由表 7 可知，以上摻合料都符合 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度試驗（ISO 法）》檢測標準。1～4號摻合料需水量基本一致；5～6 號摻合料需水量較大。說明摻合料粒徑分布越小，需水量越大。

2.2 混凝土和易性、含氣量、坍落度損失試驗

為了研究摻合料與聚羧酸減水劑的適應性，采用C30 強度等級配合比進行混凝土試驗，試驗時除了膠材和聚羧酸減水劑種類發(fā)生變化外，其余配合比保持不變，分別測試同種聚羧酸減水劑對混凝土摻合料初始坍落度、倒筒排空時間、含氣量、坍落度損失的影響。試驗結果見表 8。

表 8 混凝土工作性能對比試驗數(shù)據(jù)

由表 8 可知，C5、C6 的坍落度較小，其中 C5 的倒筒時間為 8.43s，含氣量為 2.8%，混凝土的和易性較差；C6 的倒筒時間最長，為 9.61s，含氣量最小，為2.1%，混凝土的和易性較差。C1、C3 的混凝土和易性良好。說明摻合料需水量越高，混凝土坍落度越低、和易性越差。

2.3 混凝土強度試驗

混凝土抗壓強度在數(shù)控水泥混凝土標準養(yǎng)護箱(20±2)℃、濕度≥95% 條件下測定其 3d、7d、28d 抗壓強度。成型試模采用 100mm×100mm×100mm。具體試驗數(shù)據(jù)如表 9 所示。

表 9 混凝土抗壓強度 MPa

由表 9 可知，根據(jù)控制變量法考察云南地區(qū)不同摻合料與聚羧酸減水劑的適應性，所得到的結果是， C0的試塊強度最高；C1～C4 的試塊強度基本一致，其 3d強度已達到 73% 以上，7d 強度已達到 100% 以上，28d已達到 110% 以上；C5～C6 試塊前期強度高，后期強度增長慢，7d、28d 試塊強度基本不增長?？傻贸鰮胶狭蠈炷猎噳K強度影響很大，摻合料粒徑分布越小，混凝土試塊前期強度越高，后期基本不增長。

3 結論

（1）云南地區(qū)同種摻合料，其物理性能基本一致，不同摻合料物理性能略有差別，整體趨向穩(wěn)定。

（2）對不同廠家的摻合料，在同種外加劑條件下進行對比，摻合料粒徑分布越小，摻合料需水量越大。

（3）不同摻合料與外加劑之間的適應性不同，摻合料需水量越大，混凝土狀態(tài)越差。

（4）摻合料粒徑分布越小，混凝土試塊前期強度越高，后期基本不增長。