粉磨对粉煤灰综合性能影响研究

2022-01-28丰曙霞刘晓彤石春娟

广东建材 2022年1期

丰曙霞刘晓彤杨阳石春娟

（山东英才学院）

0 引言

粉煤灰替代部分水泥制备砂浆或混凝土可改善诸多性能。如水泥中粉煤灰的掺入，能够显著降低水泥浆体的收缩，同时，可以明显地改善浆体的后期强度和水泥的水化热[1-2]。邱瑞芳研究结果表示，粉煤灰以20%～40%的掺量掺入水泥，可以有效提升水泥性能，如果掺量超过40%，会对水泥性能造成负面效果[3]。对原状粉煤灰进行烘干粉磨，减小粉煤灰的粒径，减小粉煤灰的细度，能够提升水泥的水化速度，增强砂浆和混凝土的力学强度[4]。Yasmin Hefni 等则认为若使用激活剂，经过激活的粉煤灰能够明显改善混凝土的抗折抗压强度[5]。

对原状粉煤灰进行烘干磨细作为掺合料加入水泥混凝土中，一直是粉煤灰研究工作的重点方向。杨南如、王晓庆研究结果表示，经过球磨机粉磨之后的粉煤灰，技术指标和性能相比原状粉煤会有显著的改善[6]。马军涛研究结果同样认为粉磨时间对砂浆等水泥基中龄期的活性有着不同程度的改善。但当粉磨时间超过定值，提升效果会随着粉磨时间的增加逐渐降低[7]。Jaturapitakku 则研究了磨细灰掺量对混凝土性能的影响，结果表明磨细粉煤灰以15%～50%的掺入量参与混凝土的制备，会对混凝土性能有着多方面的提升，并在25%的掺入量时达到最优值[8]。众多学者认为掺有磨细粉煤灰的砂浆，其后期强度对比普通单纯水泥更有优势。Kiattikomol 进一步研究并表明水泥砂浆强度只与磨细粉煤灰的粒径有关，当粒径小于9μm 时，掺入磨细粉煤灰的砂浆强度会明显优于纯水泥砂浆[9]。

本试验系统研究了粉磨时间对磨细粉煤灰多个性能的影响，包括粒径、容重、比表面积以及化学活性，旨在为原状粉煤灰的磨细应用提供基础数据。

1 原材料及实验方法

1.1 原材料

试验所用粉煤灰为火电厂干法除灰分级后的粗灰，粒径分布如图1 所示；水泥是山东水泥有限公司所产的PO42.5 普通硅酸盐水泥，物理性能如表1 所示。原材料主要化学成分如表2 所示。

表1 水泥物理性能

表2 水泥及粉煤灰化学组成（w%）

图1 原状粉煤灰粒径分布

1.2 实验方法

1.2.1 磨细粉煤灰制备

试验采用小型球磨机粉磨粉煤灰，料球比1:20，粉磨时间设置为 10min、20min、40min、60min、80min、100min 和120min。

1.2.2 磨细粉煤灰技术指标测试

容重：将磨细粉煤灰在110℃干燥箱中烘干24h。参照水泥密度测定方法（GB/T 208）测量磨细粉煤灰容重。

比表面积的测定：参照水泥比表面积测定方法(勃氏法GB/T8074)测试磨细粉煤灰比表面积。

细度的测定：参照水泥细度检验方法（GB/T1345 筛析法）测试磨细粉煤灰45μm 及80μm 筛余。

活性指数的测定：参照国家标准GB/T17671 制备、养护胶砂试件，水泥与粉煤灰质量比为7:3。

凝结性能的测定：参照国家标准GB/T1346 测试纯水泥对比样及掺粉煤灰水泥样的初凝时间，水泥与粉煤灰质量比为1:3。

2 实验结果及分析

2.1 粉磨时间对粉煤灰物理性能的影响

图2、图3、图4 分别为不同粉磨时间粉煤灰的容重、比表面积和粒径特征。随着粉磨时间的增长，粉煤灰的容重呈一致增大趋势，粉磨120min 时，粉煤灰的容重从原灰的1.95g/cm3增长到2.62g/cm3。这是因为粉煤灰颗粒中有较多中空粒子和多孔粒子，此类颗粒在粉磨中被破碎，减少了低容重多孔微珠的含量，因此粉煤灰的容重增大。