自密實混凝土的膠結料流動性試驗研究

邊 麗

(山西醫科大學基建處，山西太原 030001)

0 引言

隨著高性能混凝土技術在我國的發展，優質礦物摻合料已經成為對混凝土改性的一種重要組分，被譽為高性能混凝土的“第六組分”［1，2］。用粉煤灰取代部分水泥可以減少水化熱、降低空隙率、減小干燥收縮，但其早期活性低，限制了混凝土的早期強度發展［3］。硅灰是SiO2含量高的超細粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期強度，但對坍落度有不利影響［4］。超細礦物摻合料是配制自密實高性能混凝土的關鍵技術之一，其能填充于水泥顆粒空隙之間，大幅度降低混凝土空隙尺寸與連通性，改善水泥石中膠凝材料的組成，優化混凝土微結構，同時超細礦物摻合料可以提高體系的堆積密度，置換出水泥堆積系統的顆粒間隙水，改善混凝土的工作性能，這是自密實混凝土所需的必要條件［5］。

馬杰等采用Ⅰ級粉煤灰和硅灰作為細摻合料，進行了混凝土配合比優化設計，成功地研制出滿足高位拋落施工工藝要求的、流動性好、不離析泌水、具有自密實性和適宜膨脹性能的C80鋼管混凝土［6］。徐亦東等在試驗的基礎上研究了礦物摻合料單摻和復摻時對水泥砂漿流動性及1 d早期強度的影響，研究發現礦物摻合料的使用可以提高膠砂的流動度，卻降低了膠砂的早期強度［7］。

本文通過試驗研究硅灰、粉煤灰及超細粉的不同摻配組合及比例條件下水泥漿體的流動性，為自密實混凝土的配合比設計提供依據。

1 原材料

水泥:新絳縣威頓52.5普通硅酸鹽水泥，28 d抗壓強度62.6 MPa。

硅灰:忻州鋁合金廠，SiO2含量94.8%，比表面積20 000 m2/kg。

粉煤灰:榆社電廠粉煤灰，細度9.7，需水比94.6%。

超細粉:聞喜縣彤陽建材有限公司S95超細礦渣粉。

減水劑:西卡聚羧酸系高效減水劑，減水率30%。

2 試驗方法

2.1 方法

采用粉煤灰、硅灰、超細粉分別單摻及粉煤灰、硅灰與超細粉三摻的技術方案，膠凝材料總用量為300 g，用水量為105 g和87 g，減水劑摻量為3.6 g～7.2 g。

2.2 儀器

水泥凈漿攪拌機;截錐圓模:上口直徑36 mm，下口直徑60 mm，高度為60 mm，內壁光滑無接縫的金屬制品;玻璃板(400 mm×400 mm，厚5 mm);秒表;鋼直尺(300 mm);刮刀;藥物天平(稱量100 g，分度值 0.1 g);藥物天平(稱量 1 000 g，分度值 1 g)。

2.3 試驗步驟

1)將玻璃板放置在水平位置，用濕布將玻璃板，截錐圓模，攪拌器及攪拌鍋均勻擦過，使其表面濕而不帶水漬;

2)將截錐圓模放在玻璃板的中央，并用濕布覆蓋待用;

3)稱取水泥等膠結料，倒入攪拌鍋內;

4)加入一定摻量的外加劑及87 g或者105 g水，攪拌180 s;

5)將攪拌好的凈漿迅速注入截錐圓模內，用刮刀刮平，將截錐圓模按垂直方向提起，同時開啟秒表計時，讓水泥凈漿在玻璃板上流動，至少30 s，用直尺量取流淌部分互相垂直的兩個方向的最大直徑，取平均值作為水泥凈漿流動度。

3 試驗結果與分析

3.1 粉煤灰摻量對漿體流動性的影響

粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，其有“微填充”和“滾珠軸承”作用。在水泥中摻入粉煤灰除了可以減少水化熱從而減小干燥收縮外，細小的粉煤灰顆粒會部分填充水泥顆粒間隙，降低空隙率，并使漿體釋放水分起到潤滑作用，漿體流動性會隨著粉煤灰的摻量增加而增大;但當摻量大于一定值后，大量的玻璃微珠會對減水劑和水進行強烈吸附，增大了水泥顆粒間的摩阻，反而降低了水泥漿的流動性。

3.2 硅灰摻量對漿體流動性的影響

硅灰是SiO2含量高的超細粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期強度，但其密度小細度大，比表面積遠遠大于水泥顆粒，會吸附大量的減水劑和水，增大了漿體的粘性，因而導致水泥漿體流動性減小。

3.3 超細粉摻量對漿體流動性的影響

超細礦粉顆粒細小表面棱角分明，能填充于水泥顆?？障吨g，大幅度降低漿體空隙尺寸與連通性，并且置換出大量的間隙水，因而漿體需水量低，增大了漿體的流動性。但摻量超過15%，漿體會出現泌水現象，測試結果離散性變大。

3.4 粉煤灰、硅灰與超細粉三摻時減水劑摻量對漿體流動性的影響

為了充分利用和發揮粉煤灰、硅灰與超細粉等礦物摻合料對自密實高強混凝土的性能的改善作用，得到合理的自密實混凝土配合比，通過試驗確定膠凝材料300 g，摻粉煤灰25 g，硅灰25 g，超細粉20 g，用水量分別為105 g和87 g的試驗方案，通過調整減水劑摻量的變化，測試了水泥漿體的流動度，研究了其流動性受減水劑摻量的影響規律。結果如表1所示。

表1 減水劑對摻粉煤灰、硅灰與超細粉的水泥凈漿流動度的影響

此試驗方案的摻配比例下，水泥漿體流動度隨著減水劑摻量的增加而增大，用水量為105 g和87 g均有相同趨勢，減水劑摻量從1.2%～2.4%，流動度一直在增大，最佳摻量需結合自密實混凝土相關試驗進行確定。

4 結語

1)粉煤灰、硅灰與超細粉等礦物摻合料作為高性能混凝土的“第六組分”，對混凝土改性起到至關重要的作用，對水泥凈漿流動性的表現有不同的功能調整作用。粉煤灰的摻入使漿體流動性先增大后減小;流動性隨硅灰的摻量增加而減小，隨超細粉摻量的增加而增加。

2)作為改善混凝土性能的礦物摻合料，粉煤灰可減小水化熱而減小干燥收縮，但降低早期強度，硅灰可增加其粘聚性和早期強度，超細粉有一定的減水效果，增加了流動性，但摻量的增加會帶來泌水現象，三者需要通過試驗確定一個合理的摻配比例。

3)水泥漿體流動性可對高性能混凝土的配制提供參考，但仍需試驗得出自密實混凝土所需的最佳摻量。

［1］吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土［M］.北京:中國鐵道部出版社，1999.

［2］馮乃謙.高性能混凝土結構［M］.北京:機械工業出版社，2004.

［3］肖 佳，周士瓊.粉煤灰、硅灰對水泥膠砂性能影響的試驗研究［J］.混凝土，2003(8):28-30，36.

［4］程寶軍，亓維利，李 磊，等.不同礦物摻合料下C80自密實混凝土的性能研究［J］.商品混凝土，2012(4):28-30，34.

［5］姚三支，鄒微子，歐陽東.C100混凝土制備基礎理論——礦物減水機理［J］.華南建設學院皖西學報，2000(9):59-64.

［6］馬 杰，丁慶軍，何永佳，等.C80級高拋自密實鋼管混凝土的配制［J］.混凝土與水泥制品，2008(1):31-33.

［7］徐亦東，張利娟，陸云龍.粉煤灰、礦渣及硅灰對水泥膠砂流動性及早期強度的影響［J］.混凝土，2005(9):39-41.