矿物混合材对混凝土性能的影响分析

■周 浩 ■江西现代职业技术学院，江西 南昌 330095

1 试验目的及结果

为了分析矿物混合材对混凝土性能的影响情况，该实验选做了7组配合比，该7组配合比的水胶比，用水量，胶凝材料总量，砂石用量都是固定的，改变的是矿粉、粉煤灰的掺量，具体数据见表1。

表1 混凝土试验配合比

按照表1所列混凝土配合比进行试验，测定了坍落度、抗压强度、抗渗等主要技术指标，其结果见表2。

表2 混凝土试验结果

2 试验结果分析与讨论

针对混凝土的配合比问题，高性能混凝土技术主要采用“双摻”为主要方法，也就是同时掺加矿物质掺和料与减水剂，如此一来，既保证了混凝土强度性能，同时也对混凝土耐久性能增强有一定益处。现今市场上较为常见的矿物掺和料主要有硅灰、矿渣、粉煤灰、炉渣等，本文结合具体的试验结果对矿渣与粉煤灰对混凝土影响进行了分析比较。

2．1 对混凝土工作性能的影响

(1)在混凝土中仅掺加矿粉能够使得混凝土坍落度变大，出现这种情况的原因在于矿粉颗粒吸附水较少，因此导致生成的混凝土坍落度变大。除此之外，由于矿粉颗粒较之比水泥更细小，从而保证在水泥颗粒空隙的填充中密实度更高，挤走了原本残留在水泥颗粒间隙中的水份，最终很好地增强了混凝土流动性能，这也就是混凝土理论中经常提到的“微集料效应”［1］。然而矿粉掺量并不是越高越高，超过四成以后，由于混凝土中超细粉所占比例太高，导致矿粉颗粒表面吸附水量太多，反而会降低混凝土的坍落度值。尤其是在试验后期，随着矿粉掺加量越来越多，混合料的黏聚性也越来越大，这势必导致混凝土扩展性能减弱，对混凝土在施工阶段的泵送运输非常不利。(2)单掺粉煤灰与单摻矿粉类似，伴随着粉煤灰掺加量越来越多，混凝土坍落度逐渐提高，出现这种情况主要是因为粉煤灰颗粒中的球状玻璃体的滚珠轴承作用［2］，同时我们也可以发现，掺加粉煤灰后的混凝土黏聚性较之单摻矿粉的混凝土更加优良，混凝土的扩展度增强趋势也比较明显，大大改善了混凝土的流动性和可泵性。然后掺加量一旦超过20%，混凝土的坍落度就会开始减弱，这是由于粉煤灰颗粒表面所需吸附水较多的原因。

(3)从表1和表2的试验数据可知:两组矿粉和粉煤灰双摻的混凝土坍落度要比单摻矿粉，粉煤灰的坍落度明显增大，其中试配一的坍落度为165mm，试配7的坍落度为175mm。这是因为发挥了粉煤灰的“形态效应”［3］，从而使得混凝土拌合物粘性减小，流动性能增大，这使得混凝土在泵送过程中阻力减小，充分利用了矿粉和粉煤灰在混凝土中的“工作性互补效应”［3］。

2．2 对混凝土力学性能的影响

从理论的角度来说，单摻对象不论是矿粉和粉煤灰，早期对混凝土抗压强度的影响都是降低的，这其中粉煤灰比矿粉对混凝土抗压强度的影响更大。这主要是因为在提高矿粉、粉煤灰用量的同时，导致水泥所占比例减少，从而使得生成的水泥水化物减少，而通过矿粉、粉煤灰水化的条件明显不如水泥，故而使得混凝土抗压强度减小。通过综合掺加矿粉、粉煤灰得到的效果明显高于比单摻矿粉、粉煤灰。这主要是因为该方法有效发挥矿粉、粉煤灰两者之间的“互补效应”［3］。在这一过程中，早期通过矿粉的“火山灰效应”［1］，大大增强了混凝土中浆体、骨料的界面结构，这也进一步改善了粉煤灰“火山灰效应”滞后的不良问题，很好地保证了火山灰颗粒间粘结的牢固性，确保混凝土早期强度性能的优良性［4］。

2．3 对混凝土抗渗性能的影响

通过进行抗渗试验容易发现，针对混凝土抗渗性能问题，双掺矿粉、粉煤灰方法明显要优于单掺矿粉、粉煤灰方法。这主要是发挥了两者的“火山灰效应”与“微集料效应”。“火山灰效应”有效加强了混凝土微观结构稳定性，很好地减少了水泥浆体中的空隙率，使得成型后的混凝土密实度较高，并且提高了骨料界面粘结性能，最终使混凝土抗渗性能得到加强。

总而言之，通过将矿粉、粉煤灰双摻使用到混凝土中来，无论是坍落度、抗压强度，还是混凝土的抗渗性能，都远远高于单摻式方法。矿粉、粉煤灰双摻方法结合了矿粉、粉煤灰各自的优势，综合了两者的“优势互补效应”，在传统方法的基础上很好地加强了混凝土各方面的性能。

［1］中国工程院土木水利与建筑学部．混凝土结构耐久性设计与施工指南［M］．北京:中国建筑工业出版社，2002．

［2］王宇，刘福战．粉煤灰、矿粉双掺技术在高性能混凝土中的应用研究．粉煤灰综合利用．2010．

［3］周美茹．矿渣粉对混凝土耐久性的影响［J］．混凝土，2007(3)．

［4］李彦昌，刘国华，王海波．矿渣粉在商品混凝土中的应用．2005．

［5］周美茹，朱晓丽．矿渣微粉和粉煤灰符合配置混凝土的研究与应用．混凝土．2006．