浅谈粉煤灰矿渣粉双掺对混凝土工作性能及力学性能的影响

张俊萍何红军

（1.许昌大成商品混凝土有限公司，河南 许昌 461000；2.郑州工业应用技术学院，河南 郑州 450000）

浅谈粉煤灰矿渣粉双掺对混凝土工作性能及力学性能的影响

张俊萍1何红军2

（1.许昌大成商品混凝土有限公司，河南 许昌 461000；2.郑州工业应用技术学院，河南 郑州 450000）

粉煤灰和矿渣粉是混凝土的重要掺合料，在混凝土中起着重要的作用。本文通过固定总掺合料的量, 按不同比例复合掺入粉煤灰和矿渣粉，设计混凝土配合比进行试验分析，得出粉煤灰和矿渣粉复合掺入对混凝土工作性能的影响。

粉煤灰 矿渣粉 混凝土 双掺

一、概述

自从1824年J.Aspdin发明波特兰水泥后[1]，混凝土的胶凝材料产生了质的变化。随着建筑量的增加，资源愈加紧缺。学者研究发现，粉煤灰和矿渣粉应用于水泥或混凝土中，可以使水泥或混凝土的性能更优异。

粉煤灰是燃煤电厂的废弃物，它的排放对环境造成了巨大的威胁。许多研究报告显示，粉煤灰作为活性掺合料,替代部分水泥,可起到良好的效果。

以粒化高炉矿渣为主要原料，掺加少量石膏磨制成一定细度的粉体，称作粒化高炉矿渣粉，简称矿渣粉[2]。随着对工业废渣利用的研究，矿渣粉在水泥和混凝土生产中的应用也多起来。

普通混凝土水泥用量较多，和易性较差，塌损快。粉煤灰和矿渣粉掺入混凝土后，在混凝土浆体化学反应中产生的作用机理不同，可实现不掺或单掺矿物掺合料所不能达到的效果。如今粉煤灰和矿渣粉双掺在水泥或混凝土生产中的应用十分广泛。

二、试验原材料及试验方案

1.试验原材料

本试验采用的水泥是天瑞集团禹州水泥有限公司生产的天瑞牌P.O42.5级水泥, 其技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》 (GB175-2007)中普通硅酸盐水泥的标准。其技术指标如表1：

表1 天瑞水泥各项技术指标

所用粉煤灰为禹州龙岗电厂生产的粉煤灰，其技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005中规定的II级粉煤灰的要求。其技术指标如表2：

表2 粉煤灰的技术指标%

所用矿渣粉为新乡王氏集团生产的S95级矿渣粉。其技术标准符合《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）中规定的S95级矿渣粉的要求。其技术指标如表3：

表3 矿渣粉的技术指标

砂：鲁山中砂，细度模数为2.6，II区级配；符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52-2006）中规定的中砂标准要求。

碎石：禹州5-25mm连续级配碎石；符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 52-2006）中规定的5-25mm连续级配碎石标准要求。

外加剂：河南科之杰高效减水剂；符合《混凝土外加剂》（GB 8076-2008）中规定的高效减水剂的标准要求。

拌合用水：地下深井水；符合《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-2006）中规定的混凝土拌合用水要求。

2.混凝土的成型养护及拌合物性能、力学性能试验

本试验进行的混凝土拌合物性能及力学性能试验，依据的标准：《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）。

此次试验采用机械方法进行混凝土的拌制，所用设备：SJD60型强制式单卧轴混凝土搅拌机、100 mm×100 mm×100 mm的混凝土抗压试模、100 mm×200 mm ×300 mm坍落度筒和SYE-2000型混凝土压力试验机。

混凝土抗压试块按标准要求试验成型，在混凝土标准养护室养护至规定龄期，然后进行抗压强度试验。

三、双掺粉煤灰矿渣粉试验配合比方案

在本试验依据《配合比设计规程》（JGJ55-2011）及《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GB/T50146-2014），以0.5水胶比为标准，固定粉煤灰和矿渣粉的掺入比例为45%，调整粉煤灰和矿渣粉的掺量，配合比及混凝土抗压强度如表4所示；各配合比坍落度及和易性如表5所示：

表4 矿物掺合料总掺量为45%配合比及各龄期抗压强度

四、双掺粉煤灰和矿渣粉对混凝土工作性能及力学性能的影响

由表5看出，与纯水泥混凝土相比，单掺粉煤灰的混凝土，流动性好，但包裹性及粘聚性较差；单掺矿渣粉时，流动性差。而同时掺入粉煤灰和矿渣粉的混凝土的和易性明显优于单掺的混凝土。

表5 矿物掺合料总掺量为45%时混凝土坍落度、和易性

由表5看出，混凝土掺入粉煤灰、矿渣粉与不加掺合料的混凝土相比，坍落度有了很大的改变；单掺矿渣粉的混凝土，拌合物塌损快；；单掺粉煤灰时，混凝土坍落度损失小；双掺粉煤灰和矿渣粉时，随着矿渣粉掺量的提高，混凝土的坍落度损失逐渐增大。

由表4看出，掺合料总量一定，掺矿物掺合料的混凝土60天的抗压强度远高于同龄期纯水泥混凝土的抗压强度；双掺45%的混凝土的抗压强度比纯水泥混凝土的28天、60天抗压强度都有所增高；3天、7天、28天和60天时，单掺粉煤灰的混凝土在不同龄期比同时掺入矿渣粉和粉煤灰混凝土的抗压强度有所下降。

五、结论

本次试验测试了试验配合比新拌混凝土的和易性、混凝土坍落度经时损失和混凝土各龄期的抗压强度试验。通过试验主要归纳以下几点结论:

(1)粉煤灰和矿渣粉复合等量取代水泥后，不仅有利于保护环境、降低成本，还可以改善混凝土的性能。

(2)在混凝土中复掺粉煤灰和矿渣粉比单掺粉煤灰或矿渣粉时，混凝土的工作性能和力学性能都有明显的改善。

(3)混凝土加入矿渣粉后，其流动性变差，混凝土坍落度损失变大；而随着粉煤灰掺量的提高，混凝土的流动性变大。

(4)混凝土双掺适量粉煤灰和矿渣粉后，不仅可以获得最佳的工作性能，其后期强度明显高于不掺或单掺矿物掺合料的混凝土。

六、掺入粉煤灰和矿渣粉的混凝土的需要注意的事项

虽然在混凝土中掺入粉煤灰和矿渣粉有很好的优势，在应用时却需要通过多次试验验证，在使用过程中还应注意：

（1）双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土在生产中，必须延长混凝土搅拌的时间5-10秒，以便胶凝材料可以均匀分散。

（2）双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土浇注完毕后，应及时进行保湿养护，养护时间不宜少于28天，以利于胶凝材料的充分水化。

（3）粉煤灰混凝土在冬季施工时应采取保温措施[3]，当进入冬季施工时，应加强混凝土的保温养护。当现场施工不能满足养护条件要求时，应降低粉煤灰掺量。

（4）双掺混凝土在配合比的设计过程中还应注意：双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土，掺合料总量较大时,混凝土凝结时间会较长，因此在温度降低时，应适当减少掺合料的总量；因矿渣粉的比表面积大于水泥，对水的吸附要多一些，因此掺入矿渣粉的混凝土在拌制过程中要用水量要适当增加。

双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土与普通的混凝土一样，其配合比必须由专业的技术人员经过多次试验验证后，才可应用到生产当中。

[1]苏达根.水泥与混凝土工艺.化学工业出版社，2004.12.

[2] GB/T18046-2008,用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉.

[3]GB/T50146-2014,粉煤灰混凝土应用技术规程.

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1007-6344（2015）04-0332-01