雙摻粉煤灰和礦粉的混凝土配合比最佳化

0引言

粉煤灰是一種工業廢料，從微觀結構上看具有潛在的火山灰活性物質，可取代部分水泥並與水泥進行二次水化反應，有效地降低了混凝土水化熱反應的放熱峰值與反應速率，並有效地提高了混凝土的拌合物效能，可以應用於建材工業市場。從研究大摻量粉煤的意義來看，它將高效能混凝土與低水泥環保型混凝土的開拓相結合，對於走綠色建材、新型建材的道路具有重要意義。

大摻量粉煤灰混凝土，將粉煤灰大量單摻於混凝土中，會使混凝土自身具有前期強度低、需水量大等缺點。本次研究特引入礦粉同時作為摻合料，利用礦粉與粉煤灰雙摻的複合效應、堆積密度效應、微集料填充效應，從而改善拌合物效能，提高粉煤灰的利用率。透過水泥膠砂試驗調整摻合料摻量，以河北建設集團混凝土分公司多年實踐C30普通雙摻混凝土配合比為基準，對大摻量粉煤灰混凝土配合比進行設計最佳化。

1試驗過程

1。1原材料

（1）水泥（C）：選用順平曲寨P·O42。5水泥，主要效能指標見表1。

（2）粉煤灰（F）：選用保定大唐Ⅱ級粉煤灰，主要效能指標見表2。

（3）礦粉（K）：選用保定乾華建材S95級礦粉，主要效能指標見表3。

（4）聚羧酸外加劑（A）：保定慕湖恆源新型建材有限公司，主要效能見表4。

（5）石子（G）：本試驗採用5～25mm天然卵碎石，級配良好，含泥0。4%，泥塊含量0。2%，針片狀顆粒5%，表觀密度2670kg/m3，堆積密度1570kg/m3。

（6）砂子（S）：滿城天然砂，細度模數2。8，級配良好，含泥1。8%，泥塊含量0。2%，表觀密度2720kg/m3，堆積密度1560kg/m3。

1。2膠砂試驗

根據GB/T17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》，採用表5的配合比。共設計21組試塊，試件的製作與養護符合相關規範的要求。

為了直觀分析單摻摻合料Ⅱ級粉煤灰和S95礦粉摻量對膠砂28d、60d、90d抗壓強度影響，將資料繪製成圖1～4。

由表5和圖1、圖3可以看出：單摻粉煤灰抗折強度隨著齡期時間的增長而增長，抗折強度峰值出現在30%～35%之間；單摻礦粉的抗折強度卻隨著齡期時間採用瞭如表6配合比，其中D0為常用普通混凝土配合比。混凝土效能結果見表6和圖5～8。

2配合比適配結果分析

理論上礦粉的作用機理是參與二次水化反應，在反應過程中吸收大量的CH晶體，使水泥石與骨料介面粘結程度及水泥漿體的細部結構得到改善，提高混凝土的密實性。雖然混凝土中摻加礦粉會降低前期強度，但影響程度並不大，且後期強度也會有所增長。而粉煤灰做為工業廢料主要由大量表面光滑的球狀玻璃體組成，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由於粉煤灰的水化速度遠遠小於水泥熟料，有效的降低了混凝土的水化熱，適用於大體積混凝土，同時摻加粉煤灰後混凝土的早期強度低於普通混凝土，且粉煤灰摻量越高早期強度越低。礦粉和粉煤灰的雙摻不只是簡單的混合，而是有意識的使兩種混合材料取長補短，在強度上產生一定的互補作用，體現出單摻所不具備的優勢，彌補單摻粉煤灰早期強度低的缺陷。

由表6可以看出：在選定的礦粉摻量為20%、25%、30%時，粉煤灰的摻量為20%、25%、30%、35%、40%，總摻量為50%、55%、60%。

圖5～10當礦粉摻量相同時（A1A2A3、B1B2B3、C1C2C3），粉煤灰每多取代水泥5%，相同齡期強度值都有所下降，而90d強度下降值在2。4%～2。9%。在總摻合料摻量相同時（A1B1C1、A2B2C2、A3B3C3），每當礦粉增加5%、粉煤灰減少5%，齡期強度值呈現出上升趨勢。雖然試驗批次28d強度普遍低於普通混凝土齡期強度，但由於二次水化反應的存在，28d到60d和90d混凝土強度還有一定程度的增長，且增長速度超過了普通混凝土，甚至60d或90d強度超過了普通混凝土強度，從試驗可以得出結論配合比可以滿足設計強度要求。

3結論

（1）膠砂單摻試驗說明粉煤灰與礦粉的後期強度增長週期較長，緩慢的二次水化反應有助於混凝土強度的長期增長，粉煤灰的摻量在5%～35%時強度值增加明顯，摻量15%～20%時出現強度峰值，礦粉的摻量在25%～30%時出現強度峰值。

（2）在C30混凝土中摻合料摻量在50%～60%區間、礦粉摻量為25%時，混凝土拌合物效能良好且抗壓強度符合設計要求。

（3）結合膠砂單摻試驗和混凝土適配，發現礦粉的加入，能與粉煤灰產生一定的互補作用，體現出單摻所不具備的優勢，彌補單摻粉煤灰早期強度的缺陷。（來源：《商品混凝土》2019。09）