矿物掺合料矿粉和粉煤灰对混凝土性能影响-建筑论文发表

摘要：研究了单掺与双掺不同比例的粉煤灰和矿粉对混凝土工作性能和力学性能的影响；将掺入20%矿粉和20%粉煤灰混凝土与不掺矿物掺合料的混凝土的抗渗性能进行了对比试验。结果表明合理比例的掺入矿物掺合料能够保证混凝土强度，改善混凝土的工作性能、耐久性，降低企业生产成本。
关键词：粉煤灰；矿粉；抗压强度；抗渗性能
0引言
近年来，随着城市建设的全面发展，混凝土行业快速发展，竞争激烈，控制商品混凝土的成本成为各厂家关心的重中之重。如何在保证混凝土质量的前提下，选用合适的矿物掺合料对水泥进行取代，成为各企业关注和研究的重点。因此结合企业混凝土生产的实际情况，选用标号为C30混凝土作为研究对象，选用矿粉和粉煤灰作为矿物掺合料进行试验工作，本文就此方面情况作为介绍。
1原材料
1.1水泥:华润平南水泥有限公司生产的华润牌PO42.5普通硅酸盐水泥。其技术指标见表1
表1
厂家 比表面积（m2/kg） 沸煮安定性 抗折强度（Mpa） 抗压强度（Mpa）
   3d 28d 3d 28d
华润 350 合格 6.5 9.1 32.2 53.8
1.2粉煤灰：珠海电厂生产F类Ⅱ级粉煤灰。其技术指标见表2
表2
细度（%） 烧失量（%） 需水比（%） CaO% SO3%
18 4.0 95 0.50 0.14
1.3矿粉：东莞海源建材有限公司生产S95级矿粉。其技术指标见表3
表3
密度（g/m3） 比表面积（m2/kg） SO3% cl-% 7d活性% 28d活性%
2.90 430 1.22 0.016 76 105
1.4骨料：砂是西江中砂，细度模数2.6；石子是肇庆金利碎石，粒径5～31.5mm。
外加剂：华鸿涂料有限公司生产的FDN高效缓凝减水剂。
2试验方法
2.1  选用水胶比为0.49的C30标号混凝土配合比，选定不掺矿物掺合料的C30混凝土为基准样，通过单掺与双掺不同比例的粉煤灰和矿粉与基准样进行对比，主要观察混凝土拌合物性能和标样试件不同龄期7d、28d、60d抗压强度。拌合物和易性观察根据GB/T50080-2002进行，抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行。
2.2  掺入20%粉煤灰和20%矿粉的C30混凝土与C30基准，各成型一组6个混凝土标准抗渗试件，标养28d进行抗渗试验，水压从0.1Mpa开始，每隔8h增加0.1Mpa，逐级加压至1.3Mpa，并恒压8小时，观察渗水情况并记录渗水高度。抗渗性能测定根据GB/T50082-2009进行。
3试验结果
表4 混凝土试验结果
 胶凝材料（kg/m3） 粉煤灰取代率（%） 矿粉取代率（%） 水胶比（%） 砂率（%） 坍落度
（mm） 流动性 强度（Mpa）
        7d 28d 60d
基准 340 0 0 0.49 43 160 一般 31.5 39.5 42.0
F1 340 20 0 0.49 43 170 较好 26.5 37.3 40.6
F2 340 25 0 0.49 43 180 良好 26.4 37.0 40.1
F3 340 30 0 0.49 43 180 良好 22.8 37.1 41.0
F4 340 35 0 0.49 43 185 良好 21.0 35.2 40.0
K1 340 0 20 0.49 43 170 较好 29.6 38.8 42.2
K2 340 0 25 0.49 43 175 稍泌 29.3 38.4 42.2
K3 340 0 30 0.49 43 170 泌水 27.0 38.0 43.2
K4 340 0 35 0.49 43 175 泌水 24.5 37.5 41.6
F1K1 340 15 10 0.49 43 175 良好 28.4 37.5 42.2
F2K1 340 20 10 0.49 43 170 良好 29.3 37.4 42.8
F3K1 340 25 10 0.49 43 185 良好 25.8 36.9 40.9
F1K2 340 15 20 0.49 43 180 良好 27.5 39.0 43.0
F2K2 340 20 20 0.49 43 185 良好 27.1 38.5 41.8
F1K2 340 25 20 0.49 43 195 良好 26.0 37.0 39.0
F1K3 340 15 25 0.49 43 175 良好 26.8 38.3 41.1
F2K3 340 20 25 0.49 43 180 良好 26.0 38.0 38.8
F3K3 340 25 25 0.49 43 190 良好 23.8 35.6 37.5
 
通过表4可以看出单掺矿粉和粉煤灰的混凝土坍落度和流动性明显优于基准混凝土，总体随着掺量的增加，坍落度不断增大，流动性不断改善，但是单掺矿粉时，随着掺量的增大，拌合物易出现泌水现象，坍落度和流动性下降，效果差于单掺粉煤灰的混凝土；双掺粉煤灰和矿粉时，随着掺量的增加，坍落度不断增加，流动性有较大的改善，要优与单掺粉煤灰或矿粉时的状态。
通过图1、2、3可以看出，单掺粉煤灰或矿粉的混凝土7d、28d强度低于基准的7d、28d强度，60d强度接近与基准60d强度，总体随着掺量的增加，强度相差越大。其中单掺矿粉的混凝土强度明显要优与单掺粉煤灰混凝土强度，当掺量在20～30%时，60d强度超过基准强度，当掺量在30%时强度达到最大值；双掺矿粉和粉煤灰的混凝土，强度总体也随着掺量的增加而减小，其中7d强度明显低于基准强度，28d强度在矿粉掺量为20%总掺量在35%-40%之间时，更接近于基准强度，60d强度在总掺量在30%-40%之间时，强度基本达到或超过基准强度。总掺量大于40%后，随着掺量的增加，早期和后期强度下降越大。
表5 混凝土抗渗试验
最大加压1.3Mpa 渗水高度（mm）
 1 2 3 4 5 6
基准 35 40 45 55 31 29
掺入20%矿粉20%粉煤灰 5 8 12 0 8 12
从表5可以看出2组试件都未出现渗水现象，抗渗等级大于P12，未掺掺合料的基准渗水高度在29-55mm之间，而掺有矿粉和粉煤灰的混凝土渗水高度仅有0-12mm，说明随着矿粉和粉煤灰的掺入对混凝土抗渗性能有着明显的提高。
以上试验说明矿粉和粉煤灰的掺入，使得多组分矿物复合在一起发挥“复合化超叠加效应”，可以充分发挥各自优势，其各自的形态效应、微集料效应、火山灰效应相互作用，同时掺有不同粒径和粒度分布的矿物掺合物，可以提高浆体的密实堆积程度，发挥“密实堆积效应”，使得胶凝材料水化加快，混凝土孔隙率降低，微观结构变得的均匀，产生优良的力学性能和耐久性能。
4 结论
  1、双掺粉煤灰和矿粉，大大改善了混凝土拌合物的工作性能，更易与施工；随着水泥量的取代，可以大大降低了混凝土水化热，减少因水化热带来的温差裂缝。
  2、双掺粉煤灰和矿粉，混凝土早期强度会偏低，当总取代率在30～40%时，混凝土后期强度比较理想。
  3、双掺粉煤灰和矿粉，使混凝土更为密实，耐久性更好。
  4、选择合适掺量掺入粉煤灰和矿粉，不仅保证了混凝土的质量，同时大大降低了混凝土的生产成本。
参考文献：
[1]陈益兰，尤卫玲，何坤富.矿物掺合料的复合效应对混凝土性能的影响.绿色建材的研究与应用[M].北京：中国建材工业出版社.2004
[2]钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京：科学出版社.2002