矿粉和粉煤灰双掺在商品混凝土中应用研究.pdf

文章 编 号： 1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 0 8 0 3 粉媒灰 ： 矿粉和粉煤灰双掺在商品混凝土中应用研究 S t u d y o f A p p l i c a t i o n o f S l a g P o w d e r a n d F l y A s h i n R e a d y - Mi x e d C o n c r e t e 吴玉辉 ，宋纪元 ( 宿迁市常鑫建材有限公司， 江苏 宿迁 2 2 3 8 6 5 ) 摘 要：研 究在混凝土中单掺矿粉、单掺粉煤灰 以及双掺矿粉、粉煤灰对混凝土工作性能和力学性能的影响。试验 结果表明 ：在混凝土中适量掺入矿粉和粉煤灰能使得混凝土具有 良好的工作性能及力学性能。 关键词： 矿粉 ；粉煤灰 ；工作性能；力学性能 中图分类号 ：TU 5 2 8 2 文献标志码 ：A 0 前 言 在混凝土中适量掺人矿粉和粉煤灰，不仅可以充分发 挥二者的 “ 优势互补效应” ， 改善混凝土的工作性能、力 学性能、耐久性等；还可以节约水泥、降低成本、保护环 境。 以C 3 0为例，通过改变矿粉和粉煤灰的掺量，设计不 同配合比进行相关试验，研究分析矿粉和粉煤灰对混凝土 性能的影响。 1 试验原材料 水泥： 普通硅酸盐水泥，强度为P O4 2 5 ，性能见表 1 。 表 1 水泥的主要物理性能 矿粉：$ 9 5 级矿粉，性能见表 2 。 表 2 矿粉的主要物理性能 粉煤灰：I I 级粉煤灰，需水量比1 0 1 ，细度 1 7 8 ， 8 CoAL AsH 1 201 4 烧失量 2 1 。 碎石：5 - 3 1 5连续级配碎石，压碎值 7 1 ，含泥量 O 2 ， 针片状含量 6 5 。 中砂：天然中砂，细度模数 2 7 ，泥含量 1 - 3 ，泥块 含量 0 2 。 减水剂：高效缓凝B T - 9 型减水剂。 胶砂减水率为2 0 1 。 2 试验结果 试验结果见表3 ，试验配合比按 J G J 5 5 2 0 1 1 普通混 凝土配合比设计规程进行配合比设计，考察矿粉、粉煤 灰对混凝土性能的影响 ，详见表 4 。 表 3 试验结果 表 4 混凝土配合比 试验编号( 矿粉 ， 粉煤灰 ) 水胶比 配合比 k g m 。 水 水泥 矿粉 粉煤灰 砂 石 外加剂 ( 0 ，0 ) ( 2 0 ，O ) ( 3 0 ，o ) ( 4 0 ，O 1 f 0 ， l 5 ) ( 0 ，2 5 ) r 0 ，3 5 ) ( 1 O ，1 5 1 ( 1 5 ，1 5 ) ( 2 0 ，l 5 1 3 试验结果分析 3 1 矿粉、粉煤灰对混凝土工作性能的影响 矿粉、粉煤灰掺量对混凝土拌合物坍落度、混凝土凝 结时间的影响见图 1 、图2 。 昌 鑫 墼 图 1 矿粉、粉煤灰掺量对混凝土拌合物坍落度的影响 鲁 厘 留 姆 一单掺矿粉初凝 一 单掺矿粉终凝 * _ 一 单掺粉煤灰初凝 图 2 矿粉、粉煤灰掺量对混凝土凝结时间的影响 由图 1 、图 2可知： ( 1 ) 单掺矿粉后，混凝土坍落度较基准混凝土有所增 大，这是由于矿粉颗粒呈球状，吸附水较少，使得混凝土 坍落度增大，但是随着掺量的增加，混凝土的黏性增大， 当掺量超过 3 0 时，混凝土坍落度有所减小，这是由于矿 粉颗粒比水泥细小得多，随着掺量的增加，拌合物中超细 颗粒含量增加，吸附水能力增强，因此坍落度减小。随着 矿粉掺量的增加，混凝土的初、终凝时间均有所延迟，掺 量越大，凝结时间越长。 ( 2) 单掺粉煤灰后，混凝土坍落度变化情况基本与 单掺矿粉相同。粉煤灰掺量 2 5 时，坍落度 有所减小，这主要是因为粉煤灰颗粒表面所需的吸附水增 加，使得拌合物中自由水减少， 从而导致坍落度减小。 ( 3 )双掺矿粉、粉煤灰后，混凝土拌合物坍落度增加 明显，这主要是由于二者发挥了 “ 优势互补效应”，弥补 了单掺性能上的缺陷。 3 2 矿粉、粉煤灰对混凝土力学性能的影响 由图3 可以，不论单掺矿粉、粉煤灰还是双掺，混凝 土前期强度均低于基准配比，随着掺量的增加，降低更为 明显，这主要是因为矿粉、粉煤灰均采用等量取代水泥， 其取代量越大，水泥用量越少，使得水泥早期水化产物减 少，矿粉、粉煤灰水化条件不足。单掺矿粉 3 0 以内，其 2 8 d强度与基准相差不大，但 6 0 d强度超过基准混凝土； 单掺粉煤灰 2 5 以内，尽管其 2 8 d强度与基准相差较大， 但 6 0 d 强度基本能与基准混凝土持平。双掺矿粉、粉煤灰 无论前期强度还是后期强度均比单掺粉煤灰要高，这是由 于矿粉、粉煤灰发挥了 “ 强度互补效应”，矿粉发挥了早 期的火山灰效应，改善了混凝土界面结构，弥补了粉煤灰 火山灰效应滞后，而导致的火山灰颗粒之间、界面粘结不 1 2 0 1 4 粉煤灰 9 懈 啪 瑚瑚珊瑚 珊瑚瑚瑚 珊瑚 0 0 0 0 舛 0 0 0 0 ；瑚姗掀 0 O O O O O O O 0 O 牢引起的早期强度降低，同时粉煤灰火山灰效应滞后，为 后期强度的增长提供了有力的保障。 一 单掺矿粉7 d 一 单掺矿粉2 8 d 一单掺矿粉6 0 d 一 单掺粉煤灰7 d *一 单掺粉煤灰2 8 d 一 单掺粉煤灰6 0 d 一 双掺矿粉、粉煤灰7 d 图 3 矿粉、粉煤灰对混凝土力学性能的影响 3 3 矿粉、粉煤灰对混凝土抗渗性能的影响 从抗渗试验结果可以看出，无论双掺还是单掺矿粉、 粉煤灰均能提高混凝土的抗渗性能，尤其是双掺的混凝土 抗渗等级达到 P 1 4 没有透水。这充分发挥了矿粉、粉煤灰 的 “ 火山灰效应”和 “ 微细集料填充效应”2 】 。其 “ 火山 灰效应”改善了混凝土的微观结构，使水泥浆体的孔隙率 ， ! 纠 ! 睦! ! ! ! 睦! ! ! ! ! ( 上接 第7 页) 按文献【 4 要求进行，采用抗冻性指标表示抗冻性能。抗冻 性指标按式 ( 1 ) 计算。 B 。 ： 1 0 0 ( 1 ) c 式中： B 。 一经过 r 次冻融循环后试件抗压强度损失； R D c 次冻融循环后试件抗压强度，MP a ； R 一对比试件抗压强度，M P a 。 试验结果见图4 。试验数据表明，6 种配合比的试件， 因为其结构密实空隙少，抗冻系数均较高 ( 均值为0 8 2以 上 )，并且随着水泥含量的增大，水泥粉煤灰的抗冻指标 也相应增大。这说明提高水泥粉煤灰中的水泥含量可以提 高水泥粉煤灰的抗冻性，因水泥含量的增大，产生的水化 降低，提高了混凝土的密实度；另外其 “ 微细集料填充效 应”改善了混凝土内部孔隙结构，减小了大孔径的尺寸， 使得混凝土结构更加密实。 4 结 论 (1 ) 在一定范围内单掺矿粉或粉煤灰，拌合物的坍落 度增加，凝结时间有所延长。 ( 2 ) 无论采用单掺还是双掺矿粉和粉煤灰，混凝土前 期强度均低于基准混凝土强度。 ( 3 ) 矿粉和粉煤灰双掺时，两种材料的火山灰效应、 形态效应和微细集料相互叠加，形成 “ 优势互补效应”， 使得混凝土具有良好的工作性能和后期强度。 ( 4 ) 双掺矿粉 1 5 、粉煤灰 1 5 的配合比为最佳配合 比，其各项性能均能满足施工和质量要求。 参考文献 【 1 】刘辉 矿渣微粉在水泥中的应用分析【 J 混凝土 ，2 0 0 7 ( 4 ) ：5 2 5 4 【 2 】 周美茹 矿渣粉对混凝耐久性的影响【 J 】 混凝土，2 0 0 7 ( 3 ) ：5 8 6 2 收稿 日期： 2 0 1 3年 7月 2 2日 瞳 ! ! ! ， ! ， ! ， ! ， ! ， ! ， ! ， ! ， ! 缔 物也相应地增多，减少了结构的空隙，水结冰引起体积膨 胀对空壁所产生的应力也相应减少。从试验数据分析，可 以认为水泥剂量宜 3 ，才能保证水泥粉煤灰稳定碎 石具有较好的抗冻性能。 1 0 0 9 0 _ 8 0 7 0 6 0 5 S F 1 S F 2 S F 3 S F 4 S F 5 S F 6 配合比 图 4 不同水泥粉煤灰比例的混合料抗冻指标对比 o CoAL ASH 1 201 4 4 结论 机场道面承受的飞机荷载具有重量大、胎压高、对面 层和基层的作用力大等特征，因此要求基层强度高。水泥 粉煤灰稳定碎石基层的强度能够满足飞机荷载对基层的要 求，其抗冻性能够抵抗环境条件对基层的作用。因此，可 以作为机场水泥混凝土道面结构的基层，替代目 前广泛采 用的水泥稳定碎石基层，从而使道面结构的基层具有高效、 长寿命等特点。 参考文献 1 1 GJ B 1 1 1 2 A 2 0 0 4军用机场场道工程施工及验收规范 【 2 】张嘎吱，沙爱 民，周宗科 水泥粉煤灰稳定碎石路面的水泥与粉煤 灰比例 长安大学学报：自然科学版 ，2 0 0 6 ，2 6 ( 5 ) ：1 7 - 2 0 3 徐江萍， 徐晓刚， 刘国清 水泥粉煤灰稳定碎石基层性能研究 J 中 外公路 ，2 0 0 5 ，2 5( 3 )：1 5 1 8 【 4 J T G E 5 1 2 0 0 9公路工程无机结合料稳定材料试验规程【 S 】 收稿 日期： 2 0 1 3年 8月 1 4日 如 帅 如 加 B d 、 骥