超细粉磨粉煤灰用于配制C60混凝土的试验研究

2021-08-15王宝占贺芳

水泥技术 2021年4期

王宝占，贺芳

近年来，国内高强度混凝土的需求逐年递增，为了更好地发挥混凝土构件的特性（强度高、刚度大，耐磨、抗腐蚀），我们进行了低成本的C60混凝土的试配工作。试配工作与北京某大型混凝土公司合作进行，除了球磨机制备的超细粉磨粉煤灰外，其余试配材料均来自于此公司正常生产C30时采用的材料，所有试验工作均在该公司完成。

1 超细粉磨粉煤灰使用性能特点

近十几年来，有关超细粉磨粉煤灰的使用性能得到了广泛研究，其优于普通粉煤灰性能的几个方面简述如下：

（1）显著提高粉煤灰活性。超细粉磨粉煤灰细微颗粒占比高，比表面积大，从而使混凝土水化反应相界面增大，宏观上表现为超细粉煤灰活性增加，混凝土强度增加。另外，在使用超细粉磨粉煤灰配制相同强度等级的水泥或者塑性混凝土时，可大幅提高粉煤灰的掺量。

（2）具有明显的减水效果。对超细粉磨粉煤灰颗粒形貌的研究表明，超细粉磨粉煤灰在粉磨过程中，虽然有部分大的球状微珠遭到了破坏，但通过粉磨也能释放新的和更小的球状微珠；超细粉磨粉煤灰比表面积大幅增加，需要更多的湿润水，但因其具有密实填充效应，能大幅减少孔隙水，有着明显的减水效果。

（3）增加混凝土的强度。超细粉磨粉煤灰颗粒小，表面光滑、密实，分散度高，所以在混凝土的搅拌过程中，能较均匀地分散在混凝土中，并能填塞混凝土的空隙和毛细孔通道，从而能密实混凝土，增强混凝土强度。

2 混凝土试配依据与标准

为了更好地发挥超细粉磨粉煤灰特性，降低C60混凝土制造成本，根据C60混凝土（泵送）的性能要求，我们采用超细粉磨粉煤灰单掺或与S95粒化高炉矿渣粉双掺的技术路线，对C60混凝土进行了试配工作，试配依据与参考标准如下：

（1）配制的C60混凝土坍落度为220mm左右（易于泵送）。

（2）混凝土配合比依据JGJ 55-2000《普通混凝土配合比设计规程》。

（3）混凝土拌和物性能、力学性能试验依据GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》。

3 混凝土试配用原材料

3.1 水泥

P·O42.5硅酸盐水泥（北京金隅水泥）。

3.2 砂

天然中砂，细度模数2.6。

3.3 碎石

最大粒径为25mm，采用5～25mm连续级配碎石。

3.4 水

饮用水。

3.5 减水剂

FAC-3防冻剂（萘系减水剂），掺量3%～5%，减水率可达25%（适合冬季施工）。

3.6 矿物掺合料

矿物掺合料为超细粉磨粉煤灰，S95粒化高炉矿渣粉，普通粉煤灰（二级）。其中超细粉磨粉煤灰使用球磨机磨制而成，产品（45μm筛）筛余＜3%，比表面积6 013cm2/g，化学成分见表1。

表1 粉煤灰化学成分，%

4 混凝土试配及其工作性能

根据混凝土试配标准依据和原材料，首先进行了C60混凝土配合比初步计算，然后根据以往使用经验试拌15L混凝土拌和物。经试配，确定采用如下配合比作为混凝土基准配合比，胶凝材料总量确定为571kg/m3，用水量160kg/m3，混凝土容重2 450 kg/m3，水胶比0.28，砂率38%，混凝土坍落度通过调整外加剂掺量或砂率来保证。在此基准配合比的基础上，主要开展了单掺超细粉磨粉煤灰、单掺普通粉煤灰、双掺超细粉磨粉煤灰加S95矿渣粉的方式配制C60高性能混凝土的试验。在掺加活性矿物掺和料时，采用等量替代水泥法进行成型试验。具体试验结果见表2。

从表2可以看出，在同一基准配和比下，样品2、4、5、7在掺加活性矿物掺和料时，采用等量替代水泥法，不论是单掺还是双掺，拌合的混凝土流动性都基本满足C60混凝土的施工要求；而样品1、3、6从现场试验操作及试验数据来看，拌合的混凝土流动性较差，不能满足C60混凝土的施工要求。