贵州地区混凝土中两种常见掺和料使用效果的对比分析

何坤宏，于 毅

（1.贵州省遵义城投商品混凝土有限责任公司， 贵州遵义 563000；2.贵州省建筑材料产品质量监督检验站 ， 贵州贵阳 550000 ）

1 引言

当前，在贵州等西部省份粉煤灰短缺，且价格波动较大，供需矛盾突出，不少商混公司与工程开始采用黄磷渣微粉作为掺合料。黄磷渣微粉应用于混凝土中的基本性能已有初步成果，但也遇到了一些问题，其中最主要的是抗裂耐久性，或者说黄磷渣微粉对混凝土抗裂性能是提高还是降低存在疑虑。本文主要针对这一疑虑，总结黄磷渣微粉对混凝土水化热、强度、弹性模量、极限拉伸值、干缩的影响，以此来研究其对混凝土抗裂性的影响。目的在于通过归纳总结当前试验研究的成果，说明掺黄磷渣微粉能够在一定程度上提高混凝土的抗裂性，为推进其应用提供参考。

表2.1 黄磷渣微粉的物理性能

黄磷渣作为碾压混凝土掺合料的研究表明：胶凝材料的水化热随黄磷渣微粉掺量的增加而大幅度下降；碾压混凝土的强度早期随黄磷渣微粉掺量的增加而降低，但增长更快，因而后期强度更高；掺黄磷渣微粉能降低混凝土的弹性模量，特别是早期弹性模量；碾压混凝土的极限拉伸值随黄磷渣微粉掺量的增加有所提高。

2 黄磷渣微粉与矿渣微粉在混凝土中的应用

2.1 黄磷渣微粉在混凝土中的应用

目前，黄磷渣主要用于水泥的混合材，没有充分发挥黄磷渣的作用，根据有关研究结果，黄磷渣磨细以后的黄磷渣微粉是一种非常好的混凝土掺合料，可用于水工混凝土、港工混凝土、道路混凝土以及其他大体积混凝土中。黄磷渣微粉作混凝土掺合料使用，有以下好处：大幅度降低混凝土水化热和绝热温升；提高混凝土的极限拉伸值；采用合理掺量，可以分别提高混凝土早期强度和后期强度；黄磷渣微粉特有的缓凝性能可以满足大体积混凝土施工的需要；黄磷渣微粉混凝土具有优良的抗海水和硫酸盐的能力；提高混凝土抗渗性能；抑制碱骨料反应的能力等。

黄磷渣的化学成分以 CaO、SiO2为主，占到 90% 左右，另含有Al2O3、Fe2O3及（1-3.5）%P2O5、F 等少量成分。冷发光等分析统计了国内 23 个厂所排黄磷渣的化学成分，见表2.1。

表2.1 黄磷渣的化学成分统计（%）

在工程实际中应用黄磷渣高性能混凝土的有：云南建工混凝土有限公司用 15%-30% 黄磷渣(比表面积小于 3500cm2/g)替代水泥配制出 C20-C50(坍落度大于 20 cm，28d 强度为20MPa-65MPa)的系列高性能商品混凝土。以 399 kg/m3的 525号普硅水泥，171 kg/m3比表面积为 348m2/kg的黄磷渣微粉，水胶比为 0.3 配制出坍落度为 21.5cm，28d 强度达 87.1MPa的混凝土。采用与其他矿物掺合料、膨胀剂和聚丙烯纤维，改善了混凝土的抗裂及耐久性能。

2.2 矿渣微粉在混凝土中的应用

由于矿渣微粉一般都磨得比水泥细和它表面的玻璃质，不仅对水泥有填充作用，而且能够减少水泥和混凝土的用水量，加上它的缓凝作用和密度与水泥接近，因此它较容易拌制成用水量少、流动性好、塌落度损失小的混凝土。但矿渣的粉磨细度及用量对掺矿渣混凝土的保水能力有较显著的影响，如果不够细、用量过大，会产生显著的泌水和离析，这是矿渣微粉颗粒分布、细度与水泥的颗粒分布、细度缺乏互补性，只要作适当的调整就可以解决。

表2.2 矿渣微粉化学成分分析结果表（%）

3 黄磷渣微粉与矿渣微粉在混凝土中使用效果的对比

3.1 黄磷渣微粉在混凝土中的使用效果

由下表可以看出，相同掺量情况下，掺黄磷渣微粉的水工混凝土各龄期强度均高于掺粉煤灰的水工混凝土；当黄磷渣微粉与粉煤灰等比例复掺时，水工混凝土的强度与单掺粉煤灰时基本相当或略高；说明黄磷渣微粉的掺入不会引起水工混凝土强度的下降。

表3.1 不同黄磷渣微粉掺量混凝土的强度

(1)黄磷渣微粉与粉煤灰等比例复掺(各掺 15% )时，混凝土的弹性模量与单掺 30% 粉煤灰时相当；单掺黄磷渣微粉水工混凝土的弹性模量高于单掺粉煤灰水工混凝土；黄磷渣微粉的掺入不会引起水工混凝土强度的下降；掺黄磷渣微粉水工混凝土的极限拉伸值高于掺粉煤灰的水工混凝土，且随着黄磷渣微粉掺量的增加而增大；与单掺粉煤灰比较，黄磷渣微粉的掺入并没有改变混凝土自身体积变形的发展趋势，黄磷渣微粉与粉煤灰各掺入 15% 能减少混凝土的自身体积变形。

3.2 矿渣微粉在混凝土中的使用效果

表3.2 不同掺量矿渣微粉对混凝土抗压强度影响

3.2.1 矿渣微粉改善了混凝土的和易性

与未掺矿粉的混凝土相比，掺入矿粉能改善混凝土的和易性与工作性，而这种改善与表面特性和比表面积有关.这种表面特性使得水泥浆体之间形成光滑的移动面，抗离析性能下降。

3.2.2 矿渣微粉对混凝土有增强作用

矿渣等量取代水泥后(一般不超过 60%)，其强度比仅使用水泥的混凝土强度增长更大；如果等量取代水泥量较大时(大于等于 40%)，其强度早期偏低，但后期增长较快，如要解决早期强度偏低的问题可采用超掺法。例如原来矿渣是等量取代水泥，现在超量 1.1-1.3 取代水泥，水胶比保持不变，同时减少相应体积数量的砂，会使混凝土早期强度赶上基准混凝土；也可以适当降低水胶比、适当增加砂率和外加剂用量以达到目的。

3.2.3 矿粉的掺入对混凝土早期塑性裂缝的改善

矿粉或粉煤灰的掺入，降低了水泥的水化热，延迟了热峰的出现，大大减少了大面积混凝土的早期塑性裂缝和大体积的混凝土的温度裂缝。

4 结论

黄磷渣微粉与矿渣微粉混凝土掺合料使用，能够满足混凝土拌和物性能、力学性能、变形性能和耐久性能等要求。黄磷渣微粉与矿渣微粉混凝土掺合材料不仅能够降低成本，而且通过废弃物再利用起到改造环境的作用。黄磷渣微粉与矿渣微粉混凝土掺合料的成功应用，为黄磷渣微粉与矿渣微粉的推广应用提供理论和实践依据，社会经济效益可观，具有借鉴和推广价值。

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