淺談粉煤灰礦渣粉雙摻對混凝土工作性能及力學性能的影響

張俊萍何紅軍

（1.許昌大成商品混凝土有限公司，河南 許昌 461000；2.鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 450000）

淺談粉煤灰礦渣粉雙摻對混凝土工作性能及力學性能的影響

張俊萍1何紅軍2

（1.許昌大成商品混凝土有限公司，河南 許昌 461000；2.鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 450000）

粉煤灰和礦渣粉是混凝土的重要摻合料，在混凝土中起著重要的作用。本文通過固定總摻合料的量, 按不同比例復合摻入粉煤灰和礦渣粉，設計混凝土配合比進行試驗分析，得出粉煤灰和礦渣粉復合摻入對混凝土工作性能的影響。

粉煤灰 礦渣粉 混凝土 雙摻

一、概述

自從1824年J.Aspdin發明波特蘭水泥后[1]，混凝土的膠凝材料產生了質的變化。隨著建筑量的增加，資源愈加緊缺。學者研究發現，粉煤灰和礦渣粉應用于水泥或混凝土中，可以使水泥或混凝土的性能更優異。

粉煤灰是燃煤電廠的廢棄物，它的排放對環境造成了巨大的威脅。許多研究報告顯示，粉煤灰作為活性摻合料,替代部分水泥,可起到良好的效果。

以粒化高爐礦渣為主要原料，摻加少量石膏磨制成一定細度的粉體，稱作粒化高爐礦渣粉，簡稱礦渣粉[2]。隨著對工業廢渣利用的研究，礦渣粉在水泥和混凝土生產中的應用也多起來。

普通混凝土水泥用量較多，和易性較差，塌損快。粉煤灰和礦渣粉摻入混凝土后，在混凝土漿體化學反應中產生的作用機理不同，可實現不摻或單摻礦物摻合料所不能達到的效果。如今粉煤灰和礦渣粉雙摻在水泥或混凝土生產中的應用十分廣泛。

二、試驗原材料及試驗方案

1.試驗原材料

本試驗采用的水泥是天瑞集團禹州水泥有限公司生產的天瑞牌P.O42.5級水泥, 其技術指標符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GB175-2007)中普通硅酸鹽水泥的標準。其技術指標如表1：

表1 天瑞水泥各項技術指標

所用粉煤灰為禹州龍崗電廠生產的粉煤灰，其技術指標符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005中規定的II級粉煤灰的要求。其技術指標如表2：

表2 粉煤灰的技術指標%

所用礦渣粉為新鄉王氏集團生產的S95級礦渣粉。其技術標準符合《用于水泥和混凝土中粒化高爐礦渣粉》（GB/T18046-2008）中規定的S95級礦渣粉的要求。其技術指標如表3：

表3 礦渣粉的技術指標

砂：魯山中砂，細度模數為2.6，II區級配；符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ 52-2006）中規定的中砂標準要求。

碎石：禹州5-25mm連續級配碎石；符合《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》（JGJ 52-2006）中規定的5-25mm連續級配碎石標準要求。

外加劑：河南科之杰高效減水劑；符合《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）中規定的高效減水劑的標準要求。

拌合用水：地下深井水；符合《混凝土拌和用水標準》（JGJ63-2006）中規定的混凝土拌合用水要求。

2.混凝土的成型養護及拌合物性能、力學性能試驗

本試驗進行的混凝土拌合物性能及力學性能試驗，依據的標準：《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）。

此次試驗采用機械方法進行混凝土的拌制，所用設備：SJD60型強制式單臥軸混凝土攪拌機、100 mm×100 mm×100 mm的混凝土抗壓試模、100 mm×200 mm ×300 mm坍落度筒和SYE-2000型混凝土壓力試驗機。

混凝土抗壓試塊按標準要求試驗成型，在混凝土標準養護室養護至規定齡期，然后進行抗壓強度試驗。

三、雙摻粉煤灰礦渣粉試驗配合比方案

在本試驗依據《配合比設計規程》（JGJ55-2011）及《粉煤灰混凝土應用技術規范》（GB/T50146-2014），以0.5水膠比為標準，固定粉煤灰和礦渣粉的摻入比例為45%，調整粉煤灰和礦渣粉的摻量，配合比及混凝土抗壓強度如表4所示；各配合比坍落度及和易性如表5所示：

表4 礦物摻合料總摻量為45%配合比及各齡期抗壓強度

四、雙摻粉煤灰和礦渣粉對混凝土工作性能及力學性能的影響

由表5看出，與純水泥混凝土相比，單摻粉煤灰的混凝土，流動性好，但包裹性及粘聚性較差；單摻礦渣粉時，流動性差。而同時摻入粉煤灰和礦渣粉的混凝土的和易性明顯優于單摻的混凝土。

表5 礦物摻合料總摻量為45%時混凝土坍落度、和易性

由表5看出，混凝土摻入粉煤灰、礦渣粉與不加摻合料的混凝土相比，坍落度有了很大的改變；單摻礦渣粉的混凝土，拌合物塌損快；；單摻粉煤灰時，混凝土坍落度損失小；雙摻粉煤灰和礦渣粉時，隨著礦渣粉摻量的提高，混凝土的坍落度損失逐漸增大。

由表4看出，摻合料總量一定，摻礦物摻合料的混凝土60天的抗壓強度遠高于同齡期純水泥混凝土的抗壓強度；雙摻45%的混凝土的抗壓強度比純水泥混凝土的28天、60天抗壓強度都有所增高；3天、7天、28天和60天時，單摻粉煤灰的混凝土在不同齡期比同時摻入礦渣粉和粉煤灰混凝土的抗壓強度有所下降。

五、結論

本次試驗測試了試驗配合比新拌混凝土的和易性、混凝土坍落度經時損失和混凝土各齡期的抗壓強度試驗。通過試驗主要歸納以下幾點結論:

(1)粉煤灰和礦渣粉復合等量取代水泥后，不僅有利于保護環境、降低成本，還可以改善混凝土的性能。

(2)在混凝土中復摻粉煤灰和礦渣粉比單摻粉煤灰或礦渣粉時，混凝土的工作性能和力學性能都有明顯的改善。

(3)混凝土加入礦渣粉后，其流動性變差，混凝土坍落度損失變大；而隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土的流動性變大。

(4)混凝土雙摻適量粉煤灰和礦渣粉后，不僅可以獲得最佳的工作性能，其后期強度明顯高于不摻或單摻礦物摻合料的混凝土。

六、摻入粉煤灰和礦渣粉的混凝土的需要注意的事項

雖然在混凝土中摻入粉煤灰和礦渣粉有很好的優勢，在應用時卻需要通過多次試驗驗證，在使用過程中還應注意：

（1）雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土在生產中，必須延長混凝土攪拌的時間5-10秒，以便膠凝材料可以均勻分散。

（2）雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土澆注完畢后，應及時進行保濕養護，養護時間不宜少于28天，以利于膠凝材料的充分水化。

（3）粉煤灰混凝土在冬季施工時應采取保溫措施[3]，當進入冬季施工時，應加強混凝土的保溫養護。當現場施工不能滿足養護條件要求時，應降低粉煤灰摻量。

（4）雙摻混凝土在配合比的設計過程中還應注意：雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土，摻合料總量較大時,混凝土凝結時間會較長，因此在溫度降低時，應適當減少摻合料的總量；因礦渣粉的比表面積大于水泥，對水的吸附要多一些，因此摻入礦渣粉的混凝土在拌制過程中要用水量要適當增加。

雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土與普通的混凝土一樣，其配合比必須由專業的技術人員經過多次試驗驗證后，才可應用到生產當中。

[1]蘇達根.水泥與混凝土工藝.化學工業出版社，2004.12.

[2] GB/T18046-2008,用于水泥和混凝土中粒化高爐礦渣粉.

[3]GB/T50146-2014,粉煤灰混凝土應用技術規程.

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1007-6344（2015）04-0332-01