摘 要:采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)原材料,通過試驗分析了粉煤灰、礦渣微粉對水泥凈漿流動度、混凝土拌和物性能、混凝土力學(xué)性能的影響,試驗結(jié)果表明,混凝土中摻加一定量粉煤灰、礦渣微粉,可改善混凝土的和易性,減少混凝土坍落度損失,提高混凝土的后期強度,粉煤灰、礦渣微粉的復(fù)合使用,可進一步發(fā)揮二者的優(yōu)勢互補效應(yīng),改善混凝土的和易性,提高混凝土的中、后期強度。
關(guān)鍵詞:粉煤灰,礦渣微粉,流動度,坍落度,坍落度損失,強度
中圖分類號: TU528.062 文獻標識碼: A 文章編號: 1003 - 1324 (2005) 01 - 0039 - 05
粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料,粒徑較小,大多數(shù)顆粒呈球形,與水泥的水化產(chǎn)物可發(fā)生二次水化,具有一定的活性,是一種理想的混凝土微粉填充材料。礦渣是煉鐵過程中排出的工業(yè)廢料,其主要成份是SiO2 、AL2O3 、CaO、MgO 等,經(jīng)水淬急冷的礦渣,其中玻璃體含量高,結(jié)構(gòu)處在高能量狀態(tài),不穩(wěn)定,潛在活性大,礦渣中添加少量石膏或助磨劑共同粉磨到一定細度形成礦渣微粉。礦渣微粉這種潛在活性的發(fā)揮以堿性激發(fā)劑或硫酸鹽激發(fā)劑的存在為必要條件。資料表明,在混凝土中摻入超細礦物摻和料,可以降低水泥用量,提高混凝土后期強度。但是,由于礦渣粉磨受到技術(shù)條件、設(shè)備條件的限制,比表面積大于400m2/ kg 的超細礦粉的來源受到限制, Ⅰ級粉煤灰受到產(chǎn)量限制,往往不能滿足生產(chǎn)供應(yīng)要求,本文以當(dāng)?shù)禺a(chǎn)礦渣微粉、Ⅱ級粉煤灰為原料,試驗研究粉煤灰、礦渣微粉對水泥凈漿流動度的影響,粉煤灰、礦渣微粉以及二者復(fù)配對混凝土物理性能的影響,以期得出最佳的混凝土配合比,指導(dǎo)應(yīng)用于生產(chǎn)。
1 原材料及基本性能
(1) 水泥: 山水32. 5R 普硅水泥,品質(zhì)指標見表1 。
(2) 粉煤灰,濟南黃臺電廠產(chǎn)Ⅱ級粉煤灰,技術(shù)指標見表2 。
(3) 礦渣微粉,濟南某粉磨站產(chǎn)S95 礦渣微粉,技術(shù)指標見表3 。
(4) 砂子: 泰安中砂, Mx = 2. 8 ,含泥量為1.7 % ,泥塊含量為0. 3 %。
(5) 石子:本地產(chǎn)5～25mm 連續(xù)級碎石,針片狀含量為5. 7 % ,含泥量為0. 5 % ,泥塊含量為0 。
(6) 外加劑:萊蕪DL 萘系高效減水劑,摻量1.2～2. 5 %。
2 試驗內(nèi)容
試驗研究粉煤灰、礦粉對水泥凈漿流動度的影響,粉煤灰、礦粉、粉煤灰與礦粉復(fù)配對混凝土物理性能的影響。
2. 1 礦粉、粉煤灰對水泥凈漿流動度的影響
試驗方法采用GB8077 - 87《, 混凝土外加劑均質(zhì)性試驗方法》, 粉煤灰摻量10 %～40 % ,礦渣微粉摻量10 %～40 % ,等量取代水泥,做不同條件下水泥凈漿流動度試驗,試驗結(jié)果見表4 。
2. 2 粉煤灰、礦粉以及粉煤灰與礦粉復(fù)配對混凝土物理性能影響
試驗選取生產(chǎn)中最常用的C30 配合比做為試驗用配合比?；鶞逝浜媳冗x取材料用量見表5 ,試驗結(jié)果見表6 。
2. 2. 1 單摻礦渣微粉配合比試驗
礦渣微粉摻量分別10 %、20 %、30 %、40 % ,等量取代水泥,配合比材料用量見表7 ,試驗結(jié)果見表8 。
2. 2. 2 摻粉煤灰混凝土配合比試驗
分別摻10 %、20 %、30 %的粉煤灰,等量取代水泥、超量取代水泥,超量系數(shù)為1. 3 ,配合比材料用量見表9 ,試驗結(jié)果見表10 。
2. 2. 3 礦粉、粉煤灰雙摻配合比試驗,總?cè)〈繛?0 %、30 %、40 % ,其中,礦粉、粉煤灰所占比例分別為3 Ø7 ,5 Ø5 ,7 Ø3 ,配合比材料用量見表11 ,試驗結(jié)果見表12 。
3 試驗結(jié)果分析
3. 1 對水泥凈漿流動度的影響
由表4 可知,單摻粉煤灰,減水率為負值,隨著粉煤灰摻量的增大,需水量增加,說明粉煤灰改善漿體流動性的效果較差,這是由于粉煤灰較大的比表面積需水量較高的原因;單摻礦渣微粉,摻量10 %、20 %時,減水率為正值,是因為礦渣微粉的微顆粒效應(yīng),增加了水泥顆粒之間的潤滑作用,增大了漿體的流動性,隨著礦渣微粉摻量的增大,減水率為負值,是因為礦渣微粉比表面積較大,表面潤濕需水量較高的緣故;粉煤灰、礦渣微粉與高效減水劑雙摻,由圖1 可知,在一定的摻量范圍內(nèi)(粉煤灰20 %、礦粉30 %) ,粉煤灰、礦渣微粉對水泥凈漿流動性的影響不大,摻量增大,減水率明顯減少,說明粉煤灰、礦渣微粉的摻加有一個限量。
3. 2 對混凝土物理性能的影響
(1) 對混凝土坍落度及坍落度損失的影響由試驗結(jié)果可知,不論單摻粉煤灰、礦渣微粉,還是粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合使用,混凝土的坍落度得到提高,和易性得到改善,坍落度損失減少,混凝土可泵性得到提高,但是,單摻礦渣微粉,混凝土表面存在輕微泌水現(xiàn)象,常壓泌水率有所增加,單摻粉煤灰,超量取代,混凝土的粘度增大,粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合使用,混凝土的和易性明顯得到提高。
粉煤灰、礦渣微粉可改善混凝土的和易性,是因為粉煤灰、礦渣微粉的“形態(tài)效應(yīng)”,粉煤灰、礦渣微粉的顆粒直徑顯著小于水泥顆粒直徑,它在新拌混凝土漿體中起到潤滑作用,因此,提高了混凝土的流動性;粉煤灰、礦渣微粉可減小混凝土坍落度損失,是因為: ①粉煤灰、礦渣微粉的摻入有延長混凝土凝結(jié)時間的作用,從而使混凝土坍落度經(jīng)時損失減少;②摻粉煤灰、礦渣微粉的新拌混凝土具有良好的黏聚性,且泌水性小,其大比表面積對水份的吸附作用,起到保水作用,減緩水份的蒸發(fā)速率,因此有效的抑制混凝土坍落度損失。③粉煤灰、礦渣微粉可取代部分水泥,因此降低了混凝土中單位體積水泥用量,減緩了水泥水化物的產(chǎn)生,減緩膠凝體系的凝聚速率,從而使新拌混凝土的坍落度損失獲得抑制。
(2) 對混凝土強度的影響
由試驗結(jié)果可知,單摻粉煤灰,等量、超量代水泥,混凝土的3 天、7 天、28 天明顯低于基準混凝土;單摻礦渣微粉,在一定摻量范圍內(nèi),混凝土的早期強度有所降低,28 天強度接近基準混凝土;粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合使用,28 天抗壓強度分析見圖2 。
由圖2 可知,1 、粉煤灰、礦粉按不同比例復(fù)合,水泥取代率在小于30 %時,28 天抗壓強度接近基準混凝土,摻量40 %時,28 天抗壓強度明顯降低,不能滿足配合比要求;2 、水泥取代率30 %時,粉煤灰、礦粉以7 :3 的復(fù)合比例,等量取代水泥,混凝土28 天抗壓強度達到最大值,基本接近基準混凝土。
粉煤灰、礦渣微粉均為活性礦物摻和料,二者的填充效應(yīng)、微集料效應(yīng)、在堿性激發(fā)劑作用下的火山灰效應(yīng),均可增加混凝土的密實性,提高混凝土的后期強度,由于粉煤灰的活性較低,活性物質(zhì)含量較少,火山灰效應(yīng)較遲緩,因此,摻粉煤灰混凝土的強度發(fā)展較慢,早期強度較低,礦渣微粉具有比粉煤灰更大的化學(xué)內(nèi)能和化學(xué)活性,因此,礦渣微粉混凝土的中后期強度高于粉煤灰混凝土。粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合使用,可發(fā)揮二者的強度互補效應(yīng),對硬化混凝土,早期發(fā)揮礦渣微粉活性高、火山灰效應(yīng)較快,后期發(fā)揮粉煤灰的緩慢火山灰效應(yīng),改善漿體和集料的界面結(jié)構(gòu),使混凝土結(jié)構(gòu)密實,強度持續(xù)提高。
4 結(jié)論
(1) 用P. O32. 5R 水泥,摻加本地產(chǎn)Ⅱ級粉煤灰、礦渣微粉,摻量不大于30 %、等量取代水泥,配制C30 混凝土從技術(shù)、經(jīng)濟角度上是可行的。
(2) 單摻粉煤灰,混凝土的早、中期強度增長較慢,單摻礦渣微粉,混凝土泌水現(xiàn)象增大,黏度提高,不利于混凝土泵送施工。
(3) 粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合使用,等量取代水泥,在一定摻量范圍內(nèi),可充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢互補效應(yīng),提高混凝土的和易性及中、后期強度,并且存在一個最佳復(fù)合比例。
參考文獻:
[1] 吳中偉,廉慧珍. 高性能混凝土[ M] . 北京: 中國鐵道出版社,1999.
[2] 張雄. 礦渣微粉對減水劑效果影響及其作用機理[J ] . 混凝土,1999 , (6) :34～36.
