礦物混合材對混凝土性能的影響分析

■周 浩 ■江西現代職業技術學院，江西 南昌 330095

1 試驗目的及結果

為了分析礦物混合材對混凝土性能的影響情況，該實驗選做了7組配合比，該7組配合比的水膠比，用水量，膠凝材料總量，砂石用量都是固定的，改變的是礦粉、粉煤灰的摻量，具體數據見表1。

表1 混凝土試驗配合比

按照表1所列混凝土配合比進行試驗，測定了坍落度、抗壓強度、抗滲等主要技術指標，其結果見表2。

表2 混凝土試驗結果

2 試驗結果分析與討論

針對混凝土的配合比問題，高性能混凝土技術主要采用“雙摻”為主要方法，也就是同時摻加礦物質摻和料與減水劑，如此一來，既保證了混凝土強度性能，同時也對混凝土耐久性能增強有一定益處。現今市場上較為常見的礦物摻和料主要有硅灰、礦渣、粉煤灰、爐渣等，本文結合具體的試驗結果對礦渣與粉煤灰對混凝土影響進行了分析比較。

2．1 對混凝土工作性能的影響

(1)在混凝土中僅摻加礦粉能夠使得混凝土坍落度變大，出現這種情況的原因在于礦粉顆粒吸附水較少，因此導致生成的混凝土坍落度變大。除此之外，由于礦粉顆粒較之比水泥更細小，從而保證在水泥顆粒空隙的填充中密實度更高，擠走了原本殘留在水泥顆粒間隙中的水份，最終很好地增強了混凝土流動性能，這也就是混凝土理論中經常提到的“微集料效應”［1］。然而礦粉摻量并不是越高越高，超過四成以后，由于混凝土中超細粉所占比例太高，導致礦粉顆粒表面吸附水量太多，反而會降低混凝土的坍落度值。尤其是在試驗后期，隨著礦粉摻加量越來越多，混合料的黏聚性也越來越大，這勢必導致混凝土擴展性能減弱，對混凝土在施工階段的泵送運輸非常不利。(2)單摻粉煤灰與單摻礦粉類似，伴隨著粉煤灰摻加量越來越多，混凝土坍落度逐漸提高，出現這種情況主要是因為粉煤灰顆粒中的球狀玻璃體的滾珠軸承作用［2］，同時我們也可以發現，摻加粉煤灰后的混凝土黏聚性較之單摻礦粉的混凝土更加優良，混凝土的擴展度增強趨勢也比較明顯，大大改善了混凝土的流動性和可泵性。然后摻加量一旦超過20%，混凝土的坍落度就會開始減弱，這是由于粉煤灰顆粒表面所需吸附水較多的原因。

(3)從表1和表2的試驗數據可知:兩組礦粉和粉煤灰雙摻的混凝土坍落度要比單摻礦粉，粉煤灰的坍落度明顯增大，其中試配一的坍落度為165mm，試配7的坍落度為175mm。這是因為發揮了粉煤灰的“形態效應”［3］，從而使得混凝土拌合物粘性減小，流動性能增大，這使得混凝土在泵送過程中阻力減小，充分利用了礦粉和粉煤灰在混凝土中的“工作性互補效應”［3］。

2．2 對混凝土力學性能的影響

從理論的角度來說，單摻對象不論是礦粉和粉煤灰，早期對混凝土抗壓強度的影響都是降低的，這其中粉煤灰比礦粉對混凝土抗壓強度的影響更大。這主要是因為在提高礦粉、粉煤灰用量的同時，導致水泥所占比例減少，從而使得生成的水泥水化物減少，而通過礦粉、粉煤灰水化的條件明顯不如水泥，故而使得混凝土抗壓強度減小。通過綜合摻加礦粉、粉煤灰得到的效果明顯高于比單摻礦粉、粉煤灰。這主要是因為該方法有效發揮礦粉、粉煤灰兩者之間的“互補效應”［3］。在這一過程中，早期通過礦粉的“火山灰效應”［1］，大大增強了混凝土中漿體、骨料的界面結構，這也進一步改善了粉煤灰“火山灰效應”滯后的不良問題，很好地保證了火山灰顆粒間粘結的牢固性，確保混凝土早期強度性能的優良性［4］。

2．3 對混凝土抗滲性能的影響

通過進行抗滲試驗容易發現，針對混凝土抗滲性能問題，雙摻礦粉、粉煤灰方法明顯要優于單摻礦粉、粉煤灰方法。這主要是發揮了兩者的“火山灰效應”與“微集料效應”。“火山灰效應”有效加強了混凝土微觀結構穩定性，很好地減少了水泥漿體中的空隙率，使得成型后的混凝土密實度較高，并且提高了骨料界面粘結性能，最終使混凝土抗滲性能得到加強。

總而言之，通過將礦粉、粉煤灰雙摻使用到混凝土中來，無論是坍落度、抗壓強度，還是混凝土的抗滲性能，都遠遠高于單摻式方法。礦粉、粉煤灰雙摻方法結合了礦粉、粉煤灰各自的優勢，綜合了兩者的“優勢互補效應”，在傳統方法的基礎上很好地加強了混凝土各方面的性能。

［1］中國工程院土木水利與建筑學部．混凝土結構耐久性設計與施工指南［M］．北京:中國建筑工業出版社，2002．

［2］王宇，劉福戰．粉煤灰、礦粉雙摻技術在高性能混凝土中的應用研究．粉煤灰綜合利用．2010．

［3］周美茹．礦渣粉對混凝土耐久性的影響［J］．混凝土，2007(3)．

［4］李彥昌，劉國華，王海波．礦渣粉在商品混凝土中的應用．2005．

［5］周美茹，朱曉麗．礦渣微粉和粉煤灰符合配置混凝土的研究與應用．混凝土．2006．