粉煤灰和礦粉對混凝土性能和強度的影響研究

摘 要：粉煤灰和礦粉是混凝土中主要的摻合料，拌和混凝土時摻加一定量的活性礦物摻合料可以改善混凝土性能。將粉煤灰、礦粉在C35混凝土中單摻或雙摻，并分別設置若干組不同摻量的粉煤灰、礦粉的混凝土試驗。通過觀察混凝土和易性及不同齡期的混凝土強度變化，比較了粉煤灰、礦粉單摻時混凝土各項性能的差異。通過復合摻入粉煤灰和礦粉，調節兩者之間的摻加比例，充分發揮兩者之間的綜合功能。

關鍵詞：混凝土；粉煤灰；礦粉；和易性；強度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.060

0 引言

隨著混凝土技術的不斷發展，礦物摻合料作為混凝土基本材料組分已經越來越普遍。礦粉和粉煤灰均為火山灰質活性摻合料，且均為工業廢渣收集加工而成，成本低于水泥。它們中含有較多的活性SiO2、活性Al2O3，能與Ca（OH）2在常溫下起化學反應生成穩定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。這些成分有助于混合料的硬化，增加強度。此外，粉煤灰和礦粉中存在大量球形玻璃狀顆粒，這些顆粒是拌和物和易性得以改善的主要原因。同時粉煤灰、礦粉的粒度比水泥顆粒的小，能夠填充于水泥顆粒的空隙，構成最密堆積 ，有利于強度的發展[1]。在混凝土中摻入一定量的活性礦物摻合料取代部分水泥，充分利用粉煤灰的“三大效應”和礦粉良好的填充效應及活性。可起到節約成本、改善環境、改善混凝土工作性能、提高抗壓強度和耐久性能。

1 原材料

1.1 水泥

采用臨沂沂東中聯水泥有限公司生產的P.O42.5級水泥，標準稠度用水量為28%，28d抗壓強度為47.8MPa。

1.2 粉煤灰

采用華能日照電廠的F類Ⅰ級粉煤灰，45μm方孔篩篩余為8.5%，需水量比為95%，表觀密度為2.15g/cm3。

1.3 礦粉

采用日照普泰礦粉有限公司生產的S95級礦粉，比表面積為450m2/kg，28d活性指數為98%。

1.4 砂和碎石

采用沂河河砂，細度模數為2.4的Ⅱ區中砂，含泥量為1.9%，泥塊含量為0.5%；采用5-31.5mm連續級配碎石，含泥量為0.5%，泥塊含量為0.4%，壓碎值指標5.4%，針片狀顆粒含量為5.0%。

1.5 高效減水劑

采用臨沂市高強建材有限公司生產的GQ-201型高效減水劑，摻量為2.0%，減水率為20.0%。

1.6 水

水為本地自來水。

2 混凝土配合比及性能試驗

試驗選用水膠比為0.44的C35等級混凝土配合比，C35基準混凝土配合比見表1。

實測C35基準混凝土的強度和工作性能見表2。

3 試驗數據分析

由表（3）可知，混凝土中單獨摻入粉煤灰后，其和易性得到明顯改善[2]，且1h坍落度損失較小，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土坍落度變大，且坍落度損失越來越小，同時混凝土早期強度隨粉煤灰摻量的增加而降低[3]。如當粉煤灰摻量為35%時，混凝土3d抗壓強度降低率為28.7%，7d抗壓強度降低率為21.1%。而摻加粉煤灰的混凝土后期強度上升較快，60d強度與基準混凝土差距較小，當粉煤灰摻量為25%時，其60d強度與基準混凝土相當，后期混凝土強度增長速度快于基準混凝土。

混凝土中單獨摻入礦粉后，混凝土工作性得到一定改善。但1h坍落度損失相對于摻加粉煤灰時較大[4]。隨著礦粉摻量增加，混凝土坍落度變大，當礦粉摻量在25%時和易性最佳。同時混凝土早期強度隨礦粉摻量的增加幾乎線性下降。摻加礦粉的混凝土早期強度較低，后期強度較高，60d抗壓強度高于基準混凝土，且后期混凝土增長速度快于單摻粉煤灰時的混凝土，60d抗壓強度在礦粉摻量為25%時最高。

對比以上表中的各組數據發現兩種摻合料在混凝土中的作用是不同的，礦粉對混凝土強度的增長優于粉煤灰，粉煤灰能夠顯著提高混

凝土的和易性，但強度增長較礦粉相對緩慢。從強度、和易性綜合方面考慮對混凝土實行粉煤灰和礦粉雙摻。雙摻時混凝土和易性得到了改善，且后期強度顯著增加，且在粉煤灰摻量為20%，礦粉摻量為15%時混凝土60d強度最高，強度高于基準混凝土。

4 結論

（1）混凝土中摻加一定比例的摻合料可改善混凝土的和易性，超過一定比例后混凝土和易性效果降低。其中粉煤灰改善混凝土和易性效果優于礦粉。

（2）單摻粉煤灰或礦粉時，早期強度較低，但后期強度高，能夠達到設計強度要求。且在中后期摻加礦粉的混凝土強度增長速度快于摻加粉煤灰的混凝土。

（3）使用粉煤灰和礦粉雙摻的混凝土能結合兩者的優點。混凝土和易性效果優于單摻礦粉的混凝土，且抗壓強度高于單摻粉煤灰的混凝土，粉煤灰和礦粉雙摻技術使混凝土兩項重要的指標都得到了合理的改善[5]。其中粉煤灰摻量為20%，礦粉摻量為15%時混凝土和易性和強度均達到了最優。在工程建設中建議參考上述比例配制混凝土。

參考文獻：

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[3]劉振川.粉煤灰含量對水泥混凝土強度的影響研究[J].江西建材，2017（14）：3-4.

[4]劉娟紅.大摻量礦物摻合料混凝土強度與耐久性能研究[J].粉煤灰綜合利用，2011（04）：12-15.

[5]王靜靜，武斌，劉高凱.大摻量礦物摻合料對混凝土性能的影響[J].粉煤灰，2015（03）：39-42.

作者簡介：姜偉（1989-），男，本科，助理工程師，研究方向：無機非金屬材料工程。