超細粉磨粉煤灰用于配制C60混凝土的試驗研究

王寶占，賀芳

近年來，國內高強度混凝土的需求逐年遞增，為了更好地發揮混凝土構件的特性（強度高、剛度大，耐磨、抗腐蝕），我們進行了低成本的C60混凝土的試配工作。試配工作與北京某大型混凝土公司合作進行，除了球磨機制備的超細粉磨粉煤灰外，其余試配材料均來自于此公司正常生產C30時采用的材料，所有試驗工作均在該公司完成。

1 超細粉磨粉煤灰使用性能特點

近十幾年來，有關超細粉磨粉煤灰的使用性能得到了廣泛研究，其優于普通粉煤灰性能的幾個方面簡述如下：

（1）顯著提高粉煤灰活性。超細粉磨粉煤灰細微顆粒占比高，比表面積大，從而使混凝土水化反應相界面增大，宏觀上表現為超細粉煤灰活性增加，混凝土強度增加。另外，在使用超細粉磨粉煤灰配制相同強度等級的水泥或者塑性混凝土時，可大幅提高粉煤灰的摻量。

（2）具有明顯的減水效果。對超細粉磨粉煤灰顆粒形貌的研究表明，超細粉磨粉煤灰在粉磨過程中，雖然有部分大的球狀微珠遭到了破壞，但通過粉磨也能釋放新的和更小的球狀微珠；超細粉磨粉煤灰比表面積大幅增加，需要更多的濕潤水，但因其具有密實填充效應，能大幅減少孔隙水，有著明顯的減水效果。

（3）增加混凝土的強度。超細粉磨粉煤灰顆粒小，表面光滑、密實，分散度高，所以在混凝土的攪拌過程中，能較均勻地分散在混凝土中，并能填塞混凝土的空隙和毛細孔通道，從而能密實混凝土，增強混凝土強度。

2 混凝土試配依據與標準

為了更好地發揮超細粉磨粉煤灰特性，降低C60混凝土制造成本，根據C60混凝土（泵送）的性能要求，我們采用超細粉磨粉煤灰單摻或與S95粒化高爐礦渣粉雙摻的技術路線，對C60混凝土進行了試配工作，試配依據與參考標準如下：

（1）配制的C60混凝土坍落度為220mm左右（易于泵送）。

（2）混凝土配合比依據JGJ 55-2000《普通混凝土配合比設計規程》。

（3）混凝土拌和物性能、力學性能試驗依據GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》。

3 混凝土試配用原材料

3.1 水泥

P·O42.5硅酸鹽水泥（北京金隅水泥）。

3.2 砂

天然中砂，細度模數2.6。

3.3 碎石

最大粒徑為25mm，采用5～25mm連續級配碎石。

3.4 水

飲用水。

3.5 減水劑

FAC-3防凍劑（萘系減水劑），摻量3%～5%，減水率可達25%（適合冬季施工）。

3.6 礦物摻合料

礦物摻合料為超細粉磨粉煤灰，S95粒化高爐礦渣粉，普通粉煤灰（二級）。其中超細粉磨粉煤灰使用球磨機磨制而成，產品（45μm篩）篩余＜3%，比表面積6 013cm2/g，化學成分見表1。

表1 粉煤灰化學成分，%

4 混凝土試配及其工作性能

根據混凝土試配標準依據和原材料，首先進行了C60混凝土配合比初步計算，然后根據以往使用經驗試拌15L混凝土拌和物。經試配，確定采用如下配合比作為混凝土基準配合比，膠凝材料總量確定為571kg/m3，用水量160kg/m3，混凝土容重2 450 kg/m3，水膠比0.28，砂率38%，混凝土坍落度通過調整外加劑摻量或砂率來保證。在此基準配合比的基礎上，主要開展了單摻超細粉磨粉煤灰、單摻普通粉煤灰、雙摻超細粉磨粉煤灰加S95礦渣粉的方式配制C60高性能混凝土的試驗。在摻加活性礦物摻和料時，采用等量替代水泥法進行成型試驗。具體試驗結果見表2。

從表2可以看出，在同一基準配和比下，樣品2、4、5、7在摻加活性礦物摻和料時，采用等量替代水泥法，不論是單摻還是雙摻，拌合的混凝土流動性都基本滿足C60混凝土的施工要求；而樣品1、3、6從現場試驗操作及試驗數據來看，拌合的混凝土流動性較差，不能滿足C60混凝土的施工要求。

表2 C60混凝土配合比及其工作性能

5 配制的混凝土力學性能的測試結果

依據GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》，測量了混凝土試樣3d、7d、28d的抗壓強度，測試結果見表3。由測試結果可以看出：

表3 混凝土力學性能測試結果

（1）樣品7的力學性能不能滿足要求，只有樣品2、4、5的工作性能和力學性能符合C60混凝土要求。

（2）在樣品2、4、5中，根據摻入超細粉磨粉煤灰和S95礦渣粉的百分比可知，采用樣品5的配比方案制備的混凝土產品，既可滿足C60混凝土性能要求，又可獲得較好的經濟效益。

（3）樣品2、3、7的力學性能測試結果表明，超細粉磨粉煤灰作為混凝土拌合料的摻料，可以大幅提高混凝土的強度。這主要是由超細粉磨粉煤灰的減水效果、活性以及在混凝土中的分散度等性能比普通粉煤灰高所致。

6 結語

（1）用超細粉磨粉煤灰（＞600m2/kg）、P·O42.5普通硅酸鹽水泥及高效減水劑可配制出C60混凝土。

（2）將20%超細粉磨粉煤灰+10%S95礦渣粉雙摻作為礦物摻合料生產的C60混凝土，既經濟又能保證混凝土的性能。