复掺掺合料高性能混凝土的配制与应用.pdf

第 3 7卷 第 1 O期 2 01 0年 1 0月 建筑技术开发 Bu i l di n g Te c h ni q ue De v e l o pme n t Vo 1 3 7，No 1 0 Co t 2 01 0 复掺掺 合料 高性能混凝 土 的配制 与应 用 陈晓友赵新颖 ( 北京建 工一 建混凝 土分公 司 ， 北京1 0 0 0 7 1 ) 摘要 单掺不 同比例二级粉煤灰 、 不 同比例 $ 9 5级矿粉和按不同比例双掺两种掺合 料进行对 比试验 ， 以新拌混凝土 的工作性( 和易性 、 坍 落度 、 流动度 、 坍落度损失 、 凝 结时间等 ) 、 混凝 土的物理力学 性能及耐 久性综合 评价混 凝土 。结果表明 ， 单掺粉煤灰混凝土早期强度低 ； 单掺矿渣粉混凝土粘度大 ， 易离析 ， 爱泌水 。而按 1 5 粉煤 灰 + 2 5 矿渣粉 掺加拌制 混凝 土， 混凝土工作性 、 物理力学性能 、 耐久性 均较 好 ， 优于两种单掺混凝土。 关键词 单掺 ； 复掺 ； 高性 能混凝 土 ； 工作性 ； 力学性能 ； 耐久性 能 中图分 类号 T U 5 2 8 3 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 1 0 - 0 0 2 3 0 4 粒化高炉矿渣粉( 又称矿渣微 粉、 矿粉或 G G B S ) 是新型的 混凝土矿物掺合料， 系采用生铁冶炼 中排 出的高 炉熔 渣， 经水 淬、 干燥 、 粉磨等工艺处理后得到 ， 具有规定细度和颗粒级配， 并 满足相应活性指数要求 的粉料。它既可以高掺量等量取代熟料 生产矿渣水泥， 也可以作为掺合料取代部分水泥生产混凝土。 随着首钢和唐钢引进德国的 6 0万 吨矿粉生产线 的相继 建成 ， 再加上北京市地 方标准 混凝 土矿物 掺合料 应用 技术 规程 ( D B J T 0 1 6 42 0 0 2 ) 的适时 颁布 实施 ， 在 政策 和产 品供应上为矿粉 的大规模使 用 提供 了保 证 。又 掺加矿 粉混 凝土的工作性和耐久性均比普通混凝土 的有所 改善 ， 同时可 应用的原材料之一 。 我公 司近两 年在掺加 矿粉和粉 煤灰配 制高性能 混凝土 方面进行 了大量 的试验 ， 对混凝 土的工作性 、 物理力学性 能、 耐久性等开展研究。通过同时掺加两种掺 和料 ， 利用 二者优 势 ， 得到 比普通 和单掺粉煤灰更有 优势的混凝 土。此 种混凝 土在多项重点工程中成功应用 ， 效 果 良好。本文就掺 加矿粉 和粉煤灰配制 C 5 0混凝 土的配制和应用做一介绍 。 1 原 材 料 1 1 水 泥 采用北京新港 P 0 4 2 5 水泥 ， 水泥的性能指标见表 l 。 以降低成本。故矿粉 已成 为北 京地 区商品混凝 土企业广泛 表 1 水泥性能指标 细度 标准稠度 凝结时间 安定性 抗 折强度 抗压强度 检 验项 目 8 0 u m 用水量 初凝 终凝 沸煮 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d P 0 4 2 5 1 6 2 8 0 2 h 1 3 m i n 3 h 2 0 mi n 合格 6 2 9 3 3 1 2 5 9 7 注： 抗折 、 抗压强度单位为 MP a 1 2矿 渣 粉 选用恒基力业 $ 9 5级矿渣粉 ， 性 能指标见 表 2 。 表 2矿 渣 粉 性 能 指 标 序号 检验项 目 计量单位 标准值 实测值 l 密 度 g c m 2 8 2 9 2 2 比表 面 积 m k g 3 5 0 4 0 8 3 碱 含 量 ， O 5 0 4 三 氧 化硫 4 0 0 1 9 5 含 水 量 1 0 0 2 0 6 烧失 量 3 0 O 2 9 7 氯离子含量 O 0 2 0 0 1 9 8 流动度比 9 0 1 0 5 活性 7 d 7 5 7 7 9 指数 2 8 d 9 5 1 O l 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 71 5 作者 简介 ： 陈晓友( 1 9 7 4一) ， 男 ， 安徽省潜 山县人 ， 毕业于北京建工学 院 ， 本科 ， 工程师 ， 现从事商 品混凝土技术工作。 1 3粉 煤 灰 采用环电二级粉煤灰 ， 其性能指标见表 3 。 1 4 外 加 剂 采用砼之 宝科 技 发展 有 限公 司 J Y B一5型混 凝 土泵送 剂 。性 能 指 标 见 表 4 。 表 3粉 煤 灰 性 能 指 标 检验项 目 细度 0 0 4 5 mm方孔筛 烧失量 需水量 比 实测值 1 4 2 6 1 O l 0 2 表 4泵 送 剂 性 能 指 标 标准要求 实测值 序号 检测项 目 一 等 品 合 格 品 J Y B一3 J Y B一5 1 压力泌水 率比 9 0 1 9 5 4 8 6 7 坍落度保 3 0 ra i n 1 5 0 1 2 O 1 8 2 1 8 5 2 留值 m m 6 0 m i n l 2 0 1 0 0 1 6 2 l 7 2 3 d 9 0 8 5 1 2 7 1 0 7 抗压强 3 7 d 9 0 8 5 l 3 2 l O 5 度 比 2 8 d 9 0 8 5 l l 3 9 3 23 第 1 0期 陈晓友 ， 等 ： 复掺掺合料 高性能混凝 土的配制与应用 第 3 7卷 续表 标准要求 实测值 序号 检测项 目 一 等品 合格 品 J Y B一3 J Y B一 5 4 碱含量 ， ， 1 8 8 1 4 4 5 氯离子含量 ， ， 0 0 l O O l 6 氨含量 0 1 O O O O 0 O 1 5砂 涞水 中砂 ， 细度 模 数 ： 2 4 ， 含 泥量 ： 1 8 ， 泥 块 含 量 0 4 。 1 6 石 涞水 5 2 5 m m碎石 ， 性能指标见表 5 。 表 5 碎 石 性 能 指 标 l 检测项 目 泥量 泥块含量 针片状含量 压碎指标值 实测值 0 6 O 3 3 8 5 5 2试 配 2 1 试 验 方 案 1 ) C 5 0空 白( 不加掺和料) 混凝土试验 ； 2 ) 单独掺加二级粉煤灰混凝土试验 ； 3 ) 单独掺加矿渣粉混凝土试验 ； 4 ) 按不同 比例同时掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土试 验。 2 2评 价 指 标 以新拌混凝土的工作性 ( 和易性 、 坍 落度、 流动度 、 坍落 度损失 、 凝结 时间等 ) 、 混凝 土的物理力学性能及 耐久性 综合 评 价混 凝 土 。 2 3 试 配情 况 采取强度 等级较高 、 有代表性 的 C 5 0混 凝土进行试 配， 基准配合 比见表 6 。 表 6 C 5 0基准混凝土配合 比， k g 水 泥 水 砂 石 J YB一5 C 5 O 5 0 8 1 7 5 7 0 9 1 0 6 3 1 4 2 1 ) C 5 0掺粉煤灰配比 ： 总胶结料分别为 5 0 8 g m ； 以， K=1 5 、 2 0 、 3 0 ， 4 0 、 5 0 的 粉煤灰 量取代 水泥 ； K取 1 5等体积调整砂用量 ； 外加剂 掺量不变 。不 同掺 量粉煤灰 2 8 d强 度 曲线 见 图 1 。 从 图 1 可以看出， 粉煤灰掺量在 0 2 5 之间时 ， 掺粉煤 灰混凝土 2 8 d强度超过基准混凝土 ， 其 中 ， 掺量 2 0 时强度 最高 ； 粉煤灰掺量达到 3 0 以前 ， 强度下降幅度不大 ， 随着粉 煤灰掺量进一 步提高 ， 强度 明显 下降。因此 ， 粉煤灰 掺量不 宜超 过 3 0 。2 0 粉煤灰掺量强度增 长曲线见 图 2 。 C 5 O 强度 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 图 1 粉煤灰掺量对混凝土 2 8 d强度影 响 图 2 掺 2 0 粉煤灰 混凝土强度增长曲线 从 图 2可以看出， 掺 2 0 粉 煤灰混凝土 3 d 、 7 d强度不 高， 2 8 d 、 6 0 d强度均高过基准混凝土。 粉煤灰掺量增长混凝 土的工作性及其它性能变化见表 7 表 7粉煤 灰 混 凝 土 性 能 指标 掺量 坍落度 、 扩展度变化 凝结时间 混凝土水中 混凝土空气中 序号 和易性 抗渗性 抗冻性 初始 m m 6 0 m i n m m 9 0 mi n m m 初凝 终凝 7 d膨胀 2 1 d膨胀 l 8 5 1 5 0 l 0 0 1 0 h l 2 h l 0 轻微泌水 O 0 l 8 0 0 0 3 $ 3 0 F 2 0 O 4 2 0 3 3 5 1 8 O 2 0 m 3 3 m 2 0 0 1 7 5 1 4 0 1 2 h 1 3 h 2 1 5 良好 0 0 2 0 0 0 0 4 S 4 0 F 2 5 O 4 5 0 41 0 3 5 0 2 8 m 5 8 n l 2l 5 1 9 O l 6 O l 2 h 1 4 h 3 2 0 良好 0 0 2 4 0 0 0 5 S 4 0 F 3 0 O 48 0 4 5 0 3 9 0 4 4 m 3 7 m 2 2 5 21 0 l 8 5 l 3 h l 5 h 4 2 5 良好 0 0 2 6 0 0 0 5 S 4 O F 3 O 0 5 0 0 4 8 0 4 3 5 3 5 n l 5 5 13 1 2l O 1 9 5 1 8 0 1 4 h 1 7 h 5 3 0 良好 0 0 2 3 0 0 0 4 S 4 0 F 2 5 O 4 2 0 3 8 5 3 4 0 41 m 2 3 h l 8 O 1 6 O l 2 0 1 5 h l 9 h 6 4 0 轻微泌水 0 0 2 5 0 0 0 3 S 3 O F 2 0 0 3 7 5 3 2 0 2 6 0 5 4 in 0 5 I n l 6 5 1 4 0 l l 0 1 7 h 2 0 h 7 5 0 轻 微 泌水 0 0 2 8 0 0 0 5 S 2 0 F l 0 0 3 3 0 2 9 0 2 4 0 4 6 m 3 4 m 第 3 7卷 陈晓友 ， 等 ： 复掺掺合料 高性 能混凝 土的配制 与应 用 第 1 0期 混凝土碱含量 、 氯离 子及水化热 随粉煤灰掺 量的增加 而 减 少 。 2 ) C 5 0掺 矿渣 粉 配 比 ： 总胶 结 料分 别 为 5 0 8 k g m ； 以 2 0 、 3 0 、 4 0 、 5 0 、 6 0 、 7 0 矿渣 粉 等量 取 代 水泥 ； 砂 率 、 外加 剂 掺 量 等 不 变 。不 同 掺 量 矿 粉 2 8 d强 度 曲线 见 图 3 。 C 5 0 强度 图 3 矿粉掺量对混凝 土 2 8 d强度影响 从图 3可以看 出， 矿 粉掺 量 在 04 0 之 间时 ， 混凝 土 2 8 d强度均 比基准强度高 ， 当掺量 超过 4 0 时 ， 强度 大幅下 降 。从强度 和成本 考 虑 ， 掺量 控 制在 2 0 4 0 为宜 。掺 3 0 矿渣粉强度增长 曲线见图 4 图 4掺 3 0 矿 渣粉 混凝 土强度增 长曲线 从 图 4可以看出 ， 掺 3 0 矿渣粉混凝 土 3 d强度 与基准 混凝土相差不多 ， 7 d赶上 ， 后期 强度 显著增 长 ， 超 过 了基准 强 度 不 少 。 掺矿渣粉混凝土的其它性能见表 8 。 表 8矿 渣 粉 混 凝 土 性 能 指 标 掺量 坍落度 、 扩展度变化 凝结时间 混凝土水中 混凝土空气中 序号 和易性 抗渗性 抗冻性 初始 mm 6 0 rai n ram 9 0 m i n m m 初凝 终凝 7 d膨胀 2 1 d膨胀 1 8 5 l 5 O l 0 O 轻微泌水 1 0 h l 2 h 1 O 0 0l 8 0 0 0 3 $ 3 0 F 2 O O 4 2 0 3 3 5 l 8 O 粘 度 大 2 0 m 3 3 m 2 1 0 1 8 5 1 5 0 1 1 h l 3 h 2 2 0 良好 0 0 2 2 0 O O 5 S 4 0 F 2 5 0 4 6 0 4 2 5 3 6 0 5 5 m l 6 m 2 2 5 2 0 0 l 7 5 轻微泌水 l 2 h 1 4 h 3 3 0 0 0 2 l 一0 0 0 5 S 4 0 F 3 0 0 5 0 0 4 6 0 4 0 5 粘度较 大 2 l m l 8 m 2 3 0 2 1 5 1 8 5 轻微 泌水 l 4 h 1 5 h 4 4 0 0 0 2 4 0 0 0 6 S 4 O F 3 0 0 5 1 0 4 8 5 4 2 0 粘度较 大 3 7 m 5 1 m 2 0 0 l 8 0 l 6 O 泌水 l 6 h 1 8 h 5 5 0 0 0 2 5 0 0 0 5 $ 3 0 F 2 5 O 4 4 0 4 l 5 3 7 0 离 析 4 8 m 1 2 h l 9 0 l 6 5 l 3 5 泌 水 l 8 h 2 0 h 6 6 0 0 0 2 3 0 0 0 4 $ 2 0 F1 0 0 4 2 5 3 7 0 3 0 0 离析 5 4 m 0 5 m l 7 5 1 4 0 l 0 O 泌 水 2 2 h 2 5 h 7 7 0 0 0 2 4 0 0 0 5 $ 2 0 F l 0 0 3 8 0 3 2 0 2 7 0 离 析 3 3 m l 2 In 混凝土碱含量 、 氯 离子及水 化热 随矿渣粉掺 量的增加 而 减 少 。 可见 ， 一定 比例 粉煤 灰混凝 土早期 强度低 ， 但 混凝 土和 易性好 ， 坍落度损 失小 ； 而一 定 比例 矿渣 粉混凝 土早期 强度 比基准混凝土 相差 无 几 ， 只是 混凝 土 粘度 大 ， 易 离析 ， 爱 泌 水。因此 ， 可 以取长 补短 ， 二者 按一 定 比例 同时掺 加 ， 达 到 1+12 的 效 果 。 3 ) 按粉煤灰与矿渣粉 2 ： 3的 比例 复掺配制混凝 土。0 6 0 掺量强度 曲线见表 图 5 。 图 5 复合掺合料不同 比例掺量 2 8 d强度 曲线 2 5 第 1 0期 陈晓友， 等 ： 复掺掺合料高性 能混凝土的配制 与应 用 第 3 7卷 图 6是 1 5 粉煤灰与 2 5 矿渣粉复掺 混凝土与其它 强 度增 长 比较 曲 线 。 图 3 不同掺合料混凝土强度增长 曲线 复合掺合料其它性能指标 见表 9 。 从 图5 、 图 6 、 表 9可以看 出， 粉煤灰与矿渣粉按 2 ： 3比例 复合效果 比较好 ， 3 0 4 0 掺量 ( 粉煤 灰掺 1 5 左右 ， 矿渣 粉掺 2 5 左右) 强度较 高， 混凝土 和易 性、 塌 落度及损失 、 凝 结 时间、 耐久性等均较好 ， 混凝土成本亦 比较经济 ， 是理想的 掺加范围。 3 工程 应 用 北京建工一建混凝土分公 司 2 0 0 4 2 0 0 5年度在 金融街 F 7 、 9大厦 、 丰 台国润商务 住宅楼 、 普天 大厦、 北 京站扩 能改 造等工程在常温条件 下大量 应用复掺 矿渣粉 和粉煤灰 混凝 土， 混凝 土工作性 、 物理力学性能、 耐久性均 满足相关混凝土 及结构标准 。又此种混凝土减少了单位体积水泥用量 ， 混凝 表 9 复合掺合料混凝土性能指标 掺量 坍落度 、 扩展度变化 凝结时间 混凝土水中 混凝土空气中 序号 和易性 抗渗性 抗冻性 初始 ram 6 0 m i n mm 9 0 m i n mm 初凝 终凝 7 d膨胀 2 1 d膨胀 1 8 5 l 5 0 l 0 O 轻微泌水 1 0 h 1 2 h l 0 0 0 1 8 0 0 0 3 $ 3 0 F 2 0 0 4 2 0 3 3 5 1 8 0 粘度大 2 0 i n 3 3 m 2l O 1 9 0 l 6 O 1 l h l 2 h 2 2 0 良好 0 0 2 0 0 O O a S 4 0 F 3 0 0 4 2 0 3 9 0 3 6 0 4 5 i n 5 6 n l 2 2 5 2 0 0 1 7 5 l 2 h 1 4 h 3 3 0 良好 0 0 2 4 0 0 0 5 S 4 O F 3 O O 4 8 0 4 5 0 4 1 5 l 5 i n 0 8 in 2 2 0 2l 5 l 8 0 l 3 h 1 5 h 4 4 0 良好 0 0 2 3 0 0 0 6 S 4 O F 3 0 0 4 9 0 4 3 5 4 0 0 5 2 m 1 1 in l 9 5 1 7 0 1 5 O 1 5 h 1 7 h 5 5 0 良 好 0 0 2 2 0 0 0 5 $ 3 0 F 2 O 0 4 2 0 4 0 0 3 6 0 4 8 m 1 0 h 、 I 9 0 1 6 5 l 4 0 l 7 h 2 0 h 6 6 0 轻微泌水 0 O 2 1 0 0 0 5 $ 2 0 F l 0 O 41 0 3 6 0 3 0 0 2 4 m 0 0 in 土水化热、 碱含量 、 氯离子均有减少 ， 保证了混凝土 的体积稳 定性 。值得 注意 的是 ： 施工 时要 比一般 混凝 土更应 注 意养 护 ， 尤其对湿度的要求较严 。因它的早期强度不低 ， 故在 O 以上均可使用。 4小 结 1 ) 单掺二级粉煤灰时， 掺量不 宜超过 3 0 ， 混凝土和易 性 良好 ， 但早期强度不高 ； 2 ) 单掺 $ 9 5级矿 渣粉时 ， 掺量 3 0 4 0 较适宜 ， 混凝 土早期强度较 高 ， 但混 凝土和易性不太 好 ， 较粘 ， 易泌水 ， 爱 离析 ； 3 ) 按 1 5 粉煤灰 + 2 5 矿渣粉掺加拌制混凝土 ， 混凝土 工作性、 物理力学性能 、 耐 久性均较好。 26 4 ) 掺加工业废料 矿渣粉 和粉煤灰 ， 减少 了水泥 的使用 ， 美化了环境 ， 降低 了二氧化碳的排放。此种混凝土是一种绿 色 环 保 性材 料 。 5 ) 施工时注意矿渣混凝土 的及时养护， 保湿养护不少 于 21 d。 参考文献 1 吴 中伟 ， 廉 慧 珍 高 性 能 混 凝 土 M 北 京 ： 中 国铁 道 出版 社 ， 1 9 9 9 2 用于水 泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 ( G B T 1 8 0 4 6 -2 0 0 0) 3 混凝土矿物掺合料应用技术规程( D B J T O 1 6 4 2 0 O 2 )