礦粉和粉煤灰雙摻用于配制混凝土的價值分析

孫和平

（中鐵一局集團第五工程有限公司，陜西 寶雞 721000）

1 礦粉和粉煤灰雙摻的試驗

粉煤灰主要從電廠回收，并廣泛應用在混凝土工程中。礦粉主要是將煉鐵爐浮于鐵水表面上的熔渣進行相應的處理再加工制成。兩者都可以提升混凝土的后期強度，并提升抗滲性能。另外，添加礦粉和粉煤灰還能減少混凝土的泌水性，提高改善混凝土的和易性，降低了水化熱的現象。

通過以C30混凝土為例進行分析，對礦粉和粉煤灰添加的摻量進行調整，然后設計出不同配比下混凝土的性能。試驗使用的原料如下：

（1）P·O42.5普通硅酸鹽水泥。

（2）S95級礦粉，燒失量1.3%，比表面積406m2/kg，流動度比108%，活性指數：7d為75%，28d為102%。

（3）Ⅱ級粉煤灰，細度17.6%，需水量比99%，燒失量2.6%。

（4）人工砂，總壓碎值13.5%，細度模數2.9。

（5）5～31.5mm連續級配碎石，壓碎值7.1%，針片狀含量6.7%。

（6）高效緩凝型減水劑。

2 混凝配合比設計分析

依據相關規定《普通混凝土配合比設計規程》設計配比，如下表1，為分析不同添加量的礦粉和粉煤灰所表現出的實際效果，除礦粉、粉煤灰的添加量改變外，其他材料均保持不變，以此來分析其對混凝土的性能影響。

3 不同添加量的試驗結果分析

下表2顯示為添加不同的配比試驗結果。

表1 混凝土配合比

表2 不同摻量的試驗結果

（1）礦粉、粉媒灰對工作性能的影響分析。表2的結果顯示，與基準混凝土相比，只添加礦粉的混凝土坍落度提高，此是由于礦粉的顆粒為球狀，并且表面光滑不易吸附水，進而導致坍落度提高；但礦粉比水泥細小，進而會填充水泥顆粒空隙，降低水泥顆粒的摩擦，促進水泥顆粒間自由水的釋放，進而增加了流動性，由此形成一種微集料的效應。但伴著礦粉的添加量提高，進而增加了混凝土黏性，當超出30%的添加量時的坍落度還始降低，而且伴隨礦粉的添加量提高，混凝土凝結的時間不斷地增加。而只添加粉煤灰時，混凝土的坍落度和只添加礦粉時基本一致。而同時是礦粉和粉煤灰時，添加礦粉或粉煤灰的坍落度顯著提升。此主要是礦粉和粉煤灰之間的互補作用。礦粉可以對混凝土起到增塑的作用，進而降低混凝土坍落度的損失。而粉煤灰則發揮自身形態的效應，降低了拌和物黏性，由此降低了泵送時的阻力。另外，礦粉與粉煤灰通過吸附高效減水劑而形成了一種雙電層，進而促使粒子間產生較強的排斥力，進而幫助水泥分散。

（2）礦粉、粉媒灰對力學性能的影響分析。從上表2抗壓的強度結果顯示，當單一添加礦粉和粉媒灰時，早期的強度要比基準的配比低下，而粉煤灰則表現得更低。但伴隨添加量的提高，單一的添加抗壓的強度更低。此多是由于單一使用礦粉或粉煤灰減少了水泥用量，因此水泥早期的水化物也降低了，而礦粉和粉煤灰水化的條件則嚴重不足。只添加礦粉時，而且添加量控制低于30%時，28d的混凝土強度比標準要低，但在60d后的強度顯示高于標準；而只添加粉煤灰時，并且添加量控制低于25%時，28d的強度也低于標準，但60d時和標準基本接近。當礦粉、粉煤灰同時添加時，前期和后期的混凝土強度均高于單一添加。主要是由于只添加粉煤灰時，無法發揮火山灰效應，進而導致顆粒間和界面粘結不牢，由此降低早期的強度。當礦粉、粉煤灰同時添加時，兩者之間起到互補的作用，并改善了膠凝物質，降低了氫氧化鈣的含量，提升了致密性，進而最終提高混凝土的強度。從試驗結果表明，礦粉添加15%、粉媒灰添加15%時的混凝土表現出的抗壓強度效果最好。

（3）礦粉、粉媒灰對抗滲性能的影響分析。混凝土密實的程度和混凝土耐久具有密切的關聯，而抗滲則可以理解成密實的程度。當混凝土表現不密實時，水分和其他的液體對其造成侵入，進而導致耐久性低下，從表2的結果顯示，單摻和雙摻時均可以提升抗滲的性能，但雙摻的效果更好，可以發揮微細集料填充和火山灰的各種效應，進而生成結晶水化產物填充孔隙，便抗滲的等級提升。

4 結語

通過添加礦粉和粉煤灰替代了一部分水泥的用量，但提高了混凝的后期強度，增加了混凝土流動性，但礦粉和粉煤灰的添加量不能過大，過大會降低流動性和降低強度。礦粉與粉煤灰存在一定的互補使用，在相同添加量下的混凝土坍落度和抗滲性以及抗壓強等均高于單摻，兩者的添加量均是15%時效果最佳。另外，礦粉與粉煤灰均工業產生的廢料，價格便宜，而且還減少了水泥的用量，因此具有顯著經濟性和環保作用。