摻硅灰對混凝土性能影響的試驗分析

湯永學

(國家水泥及制品質量監督檢驗中心(廣東)， 廣東 蕉嶺 514100)

0 引言

近年來，我國國民經濟得到了快速的發展，工程項目的建設日益增加，而混凝土作為應用最廣泛的施工材料，其性能也越來越受重視。其中，硅灰是混凝土常見的摻和料，能夠有效提高混凝土的工作性能、強度及耐久性，研究摻硅灰對混凝土性能的影響具有十分重要的意義。

1 材料及準備事項

1.1 實驗用C30 混凝土

包括水；礦渣硅酸鹽水泥；中砂細骨料（細度模數控制在2.3-3.0，實際含泥量為 1.0%）；砂卵石石料粗骨料（兩個級配性質的砂卵石石料組成，粒徑范圍為5～20mm，具體含泥量為0.5%，其中粒徑在5～10mm范圍占比為66.7%，在10～20mm范圍占比33.3%）；微硅灰。

1.2 完善試驗準備

本次試驗取C30混凝土應用，具體配合比依據《普通混凝土配合比設計規程》（簡稱“規范”）具體要求開展。相關流動性試驗依據《公路工程及水泥混凝土試驗規程》中所設計坍落度儀法開展。坍落度在具體開展期間，需行標準坍落度試驗，公式為，坍落度（mm）=300-實際檢測高度，范圍在 0-30mm之間者，可取要求予以滿足。儀器含方孔篩、振搗棒、量杯、電了天平等。

2 試驗過程概括

2.1 配合比設計

（1）1m3，C30混凝土具體強度方面的設計

fcu，0fcu，k+1.645σ；

（fcu，k=30MPa，依據規范查表 4.0.2，取σ=5.0MPa）；

故可按下列公司設計強度計算值fcu，030+1.645×5.0=38.225MPa。

（2）水膠比配比方程

W/B=（αa·fb）（/ fcu，0+αa·αb· fb）；

（依據規范查表5.1.2 粗骨料確定為卵石時，取αa=0.49，αb=0.13）；

fb=γf·γs·fce=γf·γs·γc·fce，g

故水膠比可按W/B=0.44設置。

因本試驗在夏季開展，為手動拌和，且有硅灰加入，易減小混凝土流動性，為對混凝土流動性具體要求予以滿足，需將水膠比比例適當增加，W/B設置為0.50，并對規范表3.0.4具體要求予以滿足。

（3）用水量分析

在本組試驗中，所用炎塑性混凝土，具體的坍落度選擇在10～30mm，應用材料為中砂，通過對規范表5.2.1-2 查詢得知：實際用水量可取mw0=190kg/m3。

（4）確定膠凝材料用量

綜上分析，膠凝材料具體用量應用mb0=mw0/（ W/B）=190/0.5=380kg。為對硅灰具體影響混凝土凍融循環情況展開探討，依據據試驗所定的方案，從硅灰對混凝土在具體流動性能方面的影響為出發點，就四組摻硅灰比存在一定差異的 C30混凝土配比進行配備。

（5）砂率βs設置

通過對規范表5.4.2查詢，當水膠比按W/B=0.5設置時，卵石以20mm為最大粒徑時，砂率經評估為29%～34%，本次研究取砂率βs=30%。

（6）粗細骨料用量計算

mc0+ms0+mg0+mw0+mf0=mcp

βs=ms0（/ ms0+mg0）×100%

故細骨料用量具體為ms0=549kg/m3，粗骨料用量具體為mg0=1281kg/m3。

（7）混凝土配合比分析

對（1）-（6）綜合，1m3C30混凝土具體所用材料如表1。

表1 單位體積所需材料用量

材料 水 膠凝材料 細骨料 粗骨料質量（kg） 190 380 549 1281

2.2 具體試驗過程

（1）依據3.1配合比開展設計的結果，就所需試驗原材料進行分別稱取。

（2）完善坍落度試驗

因硅灰摻量可極大的影響混凝土流動性，故，應根據混凝土具體的坍落度試驗結果對混凝土實際用水量適度調整。首先在開展摻15%硅灰的坍落度試驗時。

對摻15%硅灰的實驗用混凝土具體的坍落度進行測定，結果為9mm，但不及10mm，故采用此配合比在完成摻15%硅灰操作時，與混凝土在流動性方面的要求無法滿足，故應對配合比予以調整。在水膠比等元素不變的條件下，將取水量適度增加，經反復調試，得出200kg/m3取用水量可對要求滿足，坍落度經測定為12mm時，可對流動性要求滿足，故對混凝土配合比獲取。

依據操作經驗和開展試驗獲取的結果，以系列的分析得出，硅灰含量在呈越多顯示時，其混凝土流動性居越低水平，故，取摻 15%硅灰比例的混凝土應用，在流動性方面與相關規范要求符合，取其它≤15%比例的硅灰加入，也可對規范要求滿足。

3 結果與分析

3.1 配合比優化分析

經試驗顯示，基準配合比呈不變狀態下，與混凝土流動性方面的要求和易性方面的要求符合，摻0%、5%、10%、15%比例的硅灰，可就硅灰對混凝土在流動性、易性方面所造成影響的最佳配合比得出，見表2。3.2 摻硅灰比例同混凝土流動性關系

表2 單位體積混凝土各材料用量（kg）

摻硅灰比設置為0%、5%、10%、15%的實驗用混凝土拌合物，摻硅灰比不同，混凝土所呈現出的坍落度也呈明顯差異。摻硅灰比具體為0%時，其所對應的坍落度為25mm；當將摻硅灰比提至5%時，相應坍落度按17mm驟降；當摻硅灰比提至10%，相應坍落度表現為15mm；當摻硅灰比提至15%，相應坍落度經評估僅為12mm，呈線性相關。

摻硅灰比對混凝土流動性能造成影響的具體原因為硅灰的粒徑相較水泥呈較小顯示，吸水性方面均較水泥更為強烈，故相同水膠相比，在摻硅灰比提高的情況下，混凝土流動性呈減弱顯示。

4 結論

綜上，硅灰是常見的自硅鐵冶煉工業廢氣中予以收集的一種副產品，在混凝土中摻入，可使混凝土性能迅猛提高，發揮重要的在環保和經濟方面的作用。本文對摻硅灰影響混凝土性能展開研究，結果示，為促混凝土性能最大程度增強，摻硅灰比例最高可達15%，以供借鑒應用。

[1]硅灰對混凝土性能影響的研究進展[J].王磊石.四川水泥.2015(02)

[2]淺談硅灰和粉煤灰對混凝土的影響[J].孫揚.黑龍江科技信息.2016(36)