貴州地區(qū)混凝土中兩種常見(jiàn)摻和料使用效果的對(duì)比分析

何坤宏，于 毅

（1.貴州省遵義城投商品混凝土有限責(zé)任公司， 貴州遵義 563000；2.貴州省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 ， 貴州貴陽(yáng) 550000 ）

1 引言

當(dāng)前，在貴州等西部省份粉煤灰短缺，且價(jià)格波動(dòng)較大，供需矛盾突出，不少商混公司與工程開始采用黃磷渣微粉作為摻合料。黃磷渣微粉應(yīng)用于混凝土中的基本性能已有初步成果，但也遇到了一些問(wèn)題，其中最主要的是抗裂耐久性，或者說(shuō)黃磷渣微粉對(duì)混凝土抗裂性能是提高還是降低存在疑慮。本文主要針對(duì)這一疑慮，總結(jié)黃磷渣微粉對(duì)混凝土水化熱、強(qiáng)度、彈性模量、極限拉伸值、干縮的影響，以此來(lái)研究其對(duì)混凝土抗裂性的影響。目的在于通過(guò)歸納總結(jié)當(dāng)前試驗(yàn)研究的成果，說(shuō)明摻黃磷渣微粉能夠在一定程度上提高混凝土的抗裂性，為推進(jìn)其應(yīng)用提供參考。

表2.1 黃磷渣微粉的物理性能

黃磷渣作為碾壓混凝土摻合料的研究表明：膠凝材料的水化熱隨黃磷渣微粉摻量的增加而大幅度下降；碾壓混凝土的強(qiáng)度早期隨黃磷渣微粉摻量的增加而降低，但增長(zhǎng)更快，因而后期強(qiáng)度更高；摻黃磷渣微粉能降低混凝土的彈性模量，特別是早期彈性模量；碾壓混凝土的極限拉伸值隨黃磷渣微粉摻量的增加有所提高。

2 黃磷渣微粉與礦渣微粉在混凝土中的應(yīng)用

2.1 黃磷渣微粉在混凝土中的應(yīng)用

目前，黃磷渣主要用于水泥的混合材，沒(méi)有充分發(fā)揮黃磷渣的作用，根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果，黃磷渣磨細(xì)以后的黃磷渣微粉是一種非常好的混凝土摻合料，可用于水工混凝土、港工混凝土、道路混凝土以及其他大體積混凝土中。黃磷渣微粉作混凝土摻合料使用，有以下好處：大幅度降低混凝土水化熱和絕熱溫升；提高混凝土的極限拉伸值；采用合理?yè)搅浚梢苑謩e提高混凝土早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度；黃磷渣微粉特有的緩凝性能可以滿足大體積混凝土施工的需要；黃磷渣微粉混凝土具有優(yōu)良的抗海水和硫酸鹽的能力；提高混凝土抗?jié)B性能；抑制堿骨料反應(yīng)的能力等。

黃磷渣的化學(xué)成分以 CaO、SiO2為主，占到 90% 左右，另含有Al2O3、Fe2O3及（1-3.5）%P2O5、F 等少量成分。冷發(fā)光等分析統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi) 23 個(gè)廠所排黃磷渣的化學(xué)成分，見(jiàn)表2.1。

表2.1 黃磷渣的化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)（%）

在工程實(shí)際中應(yīng)用黃磷渣高性能混凝土的有：云南建工混凝土有限公司用 15%-30% 黃磷渣(比表面積小于 3500cm2/g)替代水泥配制出 C20-C50(坍落度大于 20 cm，28d 強(qiáng)度為20MPa-65MPa)的系列高性能商品混凝土。以 399 kg/m3的 525號(hào)普硅水泥，171 kg/m3比表面積為 348m2/kg的黃磷渣微粉，水膠比為 0.3 配制出坍落度為 21.5cm，28d 強(qiáng)度達(dá) 87.1MPa的混凝土。采用與其他礦物摻合料、膨脹劑和聚丙烯纖維，改善了混凝土的抗裂及耐久性能。

2.2 礦渣微粉在混凝土中的應(yīng)用

由于礦渣微粉一般都磨得比水泥細(xì)和它表面的玻璃質(zhì)，不僅對(duì)水泥有填充作用，而且能夠減少水泥和混凝土的用水量，加上它的緩凝作用和密度與水泥接近，因此它較容易拌制成用水量少、流動(dòng)性好、塌落度損失小的混凝土。但礦渣的粉磨細(xì)度及用量對(duì)摻礦渣混凝土的保水能力有較顯著的影響，如果不夠細(xì)、用量過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生顯著的泌水和離析，這是礦渣微粉顆粒分布、細(xì)度與水泥的顆粒分布、細(xì)度缺乏互補(bǔ)性，只要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可以解決。

表2.2 礦渣微粉化學(xué)成分分析結(jié)果表（%）

3 黃磷渣微粉與礦渣微粉在混凝土中使用效果的對(duì)比

3.1 黃磷渣微粉在混凝土中的使用效果

由下表可以看出，相同摻量情況下，摻黃磷渣微粉的水工混凝土各齡期強(qiáng)度均高于摻粉煤灰的水工混凝土；當(dāng)黃磷渣微粉與粉煤灰等比例復(fù)摻時(shí)，水工混凝土的強(qiáng)度與單摻粉煤灰時(shí)基本相當(dāng)或略高；說(shuō)明黃磷渣微粉的摻入不會(huì)引起水工混凝土強(qiáng)度的下降。

表3.1 不同黃磷渣微粉摻量混凝土的強(qiáng)度

(1)黃磷渣微粉與粉煤灰等比例復(fù)摻(各摻 15% )時(shí)，混凝土的彈性模量與單摻 30% 粉煤灰時(shí)相當(dāng)；單摻黃磷渣微粉水工混凝土的彈性模量高于單摻粉煤灰水工混凝土；黃磷渣微粉的摻入不會(huì)引起水工混凝土強(qiáng)度的下降；摻黃磷渣微粉水工混凝土的極限拉伸值高于摻粉煤灰的水工混凝土，且隨著黃磷渣微粉摻量的增加而增大；與單摻粉煤灰比較，黃磷渣微粉的摻入并沒(méi)有改變混凝土自身體積變形的發(fā)展趨勢(shì)，黃磷渣微粉與粉煤灰各摻入 15% 能減少混凝土的自身體積變形。

3.2 礦渣微粉在混凝土中的使用效果

表3.2 不同摻量礦渣微粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響

3.2.1 礦渣微粉改善了混凝土的和易性

與未摻礦粉的混凝土相比，摻入礦粉能改善混凝土的和易性與工作性，而這種改善與表面特性和比表面積有關(guān).這種表面特性使得水泥漿體之間形成光滑的移動(dòng)面，抗離析性能下降。

3.2.2 礦渣微粉對(duì)混凝土有增強(qiáng)作用

礦渣等量取代水泥后(一般不超過(guò) 60%)，其強(qiáng)度比僅使用水泥的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)更大；如果等量取代水泥量較大時(shí)(大于等于 40%)，其強(qiáng)度早期偏低，但后期增長(zhǎng)較快，如要解決早期強(qiáng)度偏低的問(wèn)題可采用超摻法。例如原來(lái)礦渣是等量取代水泥，現(xiàn)在超量 1.1-1.3 取代水泥，水膠比保持不變，同時(shí)減少相應(yīng)體積數(shù)量的砂，會(huì)使混凝土早期強(qiáng)度趕上基準(zhǔn)混凝土；也可以適當(dāng)降低水膠比、適當(dāng)增加砂率和外加劑用量以達(dá)到目的。

3.2.3 礦粉的摻入對(duì)混凝土早期塑性裂縫的改善

礦粉或粉煤灰的摻入，降低了水泥的水化熱，延遲了熱峰的出現(xiàn)，大大減少了大面積混凝土的早期塑性裂縫和大體積的混凝土的溫度裂縫。

4 結(jié)論

黃磷渣微粉與礦渣微粉混凝土摻合料使用，能夠滿足混凝土拌和物性能、力學(xué)性能、變形性能和耐久性能等要求。黃磷渣微粉與礦渣微粉混凝土摻合材料不僅能夠降低成本，而且通過(guò)廢棄物再利用起到改造環(huán)境的作用。黃磷渣微粉與礦渣微粉混凝土摻合料的成功應(yīng)用，為黃磷渣微粉與礦渣微粉的推廣應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益可觀，具有借鑒和推廣價(jià)值。

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[2]魏瑩，李兆鋒，李丙明，等. 黃磷渣對(duì)水泥混凝土性能的影響及機(jī)理探討[J]. 硅酸鹽通報(bào)，2008，27（4）

[3]周麒雯，李光偉. 黃磷渣抑制集料堿硅酸反應(yīng)的試驗(yàn)研究[J]. 水利水電科技進(jìn)展，2008，28（2）