粉煤灰及礦粉的性能及應用

周玉兵

摘要：本文論述了粉煤灰、礦粉及二者復合使用對混凝土工作性能和耐久性能的影響，以及在商品混凝土中的應用。

關鍵詞：粉煤灰；礦粉；應用

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―06―02

前言

為了減少水泥用量，降低環(huán)境污染，利用廢物，改善混凝土性能，粉煤灰及礦粉在商品混凝土中的應用在全國各地快速發(fā)展起來。

1粉煤灰對混凝土性能的影響

1.1粉煤灰對混凝土工作性能和力學性能的影響

（1）粉煤灰能夠改善混凝土和易性。

（2）改善混凝土的泵送性能，通過加入粉煤灰可以實現(xiàn)混凝土長距離泵送。

（3）由于粉煤灰混凝土的水泥用量較少，延長了凝結時間。

（4）粉煤灰混凝土的早期強度低，后期強度高。

1.2粉煤灰對混凝土耐久性的影響

（1）降低混凝土水化熱。

（2）提高混凝土抗?jié)B性能。

（3）抗碳化能力：只要加強混凝土表面養(yǎng)護，充分發(fā)揮粉煤灰的活性效應，提高混凝土的密實度，粉煤灰混凝土的抗碳化能力基本上可以達到基準混凝土的水平。

（4）抗凍融能力：按照現(xiàn)有標準進行混凝土抗凍試驗，粉煤灰混凝土的抗凍能力會出現(xiàn)低于基準混凝土的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因往往是試驗時混凝土的齡期不足，粉煤灰沒有充分發(fā)揮作用，如果試驗齡期推遲到60d甚至90d，其抗凍能力將顯著提高。

（5）混凝土收縮：粉煤灰對混凝土的收縮影響不大。

2礦粉對混凝土性能的影響

2.1礦粉對混凝土工作性能和力學性能的影響

（1）礦粉能夠改善混凝土和易性。

（2）拌合物粘聚性增加，不易分層離析，可泵性好。

（3）延長凝結時間，坍落度損失小，有利于夏季施工。

（4）礦粉比表面積在430m2/kg～520m2/kg之間，摻量在30%～40%范圍，增強效應表現(xiàn)得最為顯著。

2.2礦粉對混凝土耐久性的影響

（1）混凝土水化熱：摻加礦粉，可降低漿體水化熱，單摻量小于50%時，水化熱降低不明顯。當達到70%摻量時，3d和7d水化熱分別降低約36%和29%。

（2）抗?jié)B性能：混凝土密實性提高，從而大幅提高混凝土的抗?jié)B性能。

（3）抗碳化能力：在達到相同強度的條件下?lián)降V粉混凝土和普通硅酸鹽水泥混凝土具有相同的抗碳化作用能力。

（4）抗凍融能力：摻加礦粉，對混凝土的抗凍融性能有一定的改善作用，隨混凝土標號的不同提高的幅度在25～50次范圍。

（5）混凝土收縮：與基準混凝土相比，收縮值均無明顯變化。

3礦粉與粉煤灰的復合使用對混凝土性能的影響

3.1礦粉與粉煤灰的復合使用對混凝土工作性能和力學性能的影響

（1）礦粉和粉煤灰復配配制混凝土，可以充分發(fā)揮二者的“優(yōu)勢互補效應”，使混凝土的坍落度增加，和易性好，粘聚性好，泌水也得到了改善，同時混凝土成本可顯著降低。

（2）粉煤灰等量取代水泥時，28天強度基本上都比空白混凝土強度低，而礦粉在合適的摻量下會使混凝土28天強度稍有提高。因此，二者復合使用還可兼顧混凝土早期強度與后期強度。

3.2礦粉與粉煤灰的復合使用對混凝土耐久性的影響

（1）降低混凝土水化熱：對要求嚴格控溫的大體積混凝土，礦粉和粉煤灰復配是理想的礦物摻合料組合，降低了混凝土的水化熱，可以有效減少混凝土早期溫縮裂縫的出現(xiàn)。

（2）混凝土抗?jié)B性能：混凝土中摻加礦粉和粉煤灰復配，發(fā)揮摻合料的微集料效應和二次水化反應，可以使混凝土孔徑細化，連通孔減少，混凝土密實度提高，從而大幅度提高混凝土的抗?jié)B性能。

（3）保證了抗碳化能力。

（4）保證了抗凍融能力。

（5）混凝土抗裂性能：礦粉與粉煤灰復摻改善抗裂性效果優(yōu)于礦粉單摻。

4粉煤灰、礦粉及二者復合使用存在的問題

4.1粉煤灰應用中存在的問題

不同等級粉煤灰應用中存在的問題：Ⅰ級粉煤灰產量低、價格高，可降低混凝土粘度，但配制低強度等級混凝土會出現(xiàn)粘度不足；Ⅱ級粉煤灰一般采用超量法取代水泥，總膠凝材料量大，影響混凝土的抗裂性能，坍落度損失增加，早期強度低，影響施工進度；Ⅲ級粉煤灰大幅度提高混凝土用水量，降低混凝土強度，易出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，嚴重影響外觀質量。

4.2礦粉使用中存在的問題

礦粉的質量要嚴格控制，特別是礦粉的細度。因為礦粉是否能夠充分發(fā)揮活性，很大程度上取決于它的細度。一旦其細度大幅度降低，會給混凝土帶來諸多問題，如：粘聚性下降出現(xiàn)離析和泌水；凝結時間延長；早期強度降低，甚至28d強度也會不同程度降低等。

4.3粉煤灰與礦渣粉復合使用存在的問題

盡管粉煤灰與礦渣粉復合使用能夠優(yōu)勢互補，但不是隨便復合就能夠達到應有的目的。為了更好地發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢，應選擇合適的復合方式和復合比例。

避免利益驅動下盲目提高摻量，過大的摻量會明顯延長混凝土的凝結時間，不利于施工。對豎向結構，摻量過高會使混凝土長期處于塑性狀態(tài)，使混凝土發(fā)生較大沉降收縮，造成沿鋼筋的環(huán)形裂縫。雙摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土對養(yǎng)護條件要求比一般不摻摻合料的混凝土更為苛刻。

5粉煤灰與礦粉復摻在混凝土中的應用

5.1原材料

（1）水泥：P. O 42.5，28天抗壓強度50.3MPa

（2）粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰

（3）砂：Ⅱ類中砂，細度模數(shù)2.7

（4）石：粒徑為5～31.5 mm 的碎石

（5）外加劑：高效泵送劑，摻量1.3%

（6礦粉：S95級，其主要性能如下表

5.2試驗方案

配合比設計參照JGJ55-2011并結合經驗進行；拌合物坍落度及和易性觀察根據(jù)GB/T50080-2002進行；抗壓強度測定根據(jù)GB/T50081-2002進行；耐久性測定根據(jù)GB/T50082-2009進行。

本試驗水膠比取0.50；粉煤灰按15%的固定摻量，采用外摻法；礦粉等量取代水泥，取代值分別為0%、20%、25%、30%、 35%、40%、50% ；

本試驗中，我們采用固定膠凝材料量，根據(jù)水膠比選用不同用水量，砂率初步選為40%。

試件成型工藝流程如下：

（1）準備材料：各種原材料

（2）確定配比、稱量：按照計算好的配比用天平稱量好各成分的重量

（3）攪拌：采用機械攪拌

（4）成型：采用一平方米強制式振動臺振實

（5）養(yǎng)護：拆模前用塑料保鮮膜覆蓋，以保證含水率，外用灑水養(yǎng)護；達到拆模強度，拆模后浸水養(yǎng)護（14天）

（6）破型：采用NYJ2000 型壓力機測定本試樣的抗壓強度

5.3試驗

在水膠比同為0.5的條件下，對各礦粉摻量不同的新拌混凝土進行坍落度試驗，表一為新拌混凝土坍落度經時損失的試驗結果。

由上表可以看出，在相同水膠比下，隨著礦粉摻量的加大，混凝土拌合物的坍落度也略有增加。但至摻量為30%后，礦粉的摻量增加，混凝土的粘聚性也增加，坍落度反而有所回落?；炷涟韬衔锏慕洉r損失隨著礦粉的增加有所減小，1小時幾乎無損失。

表二為混凝土7天、28天、60天的抗壓強度值

由此表可以看出，早期強度隨著礦粉摻量的增加而下降，后期強度在礦粉摻量30%以下時，幾乎無明顯影響。

6結語

綜上所述，對于商品混凝土攪拌站而言，礦粉的出現(xiàn)改變以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面，給配制混凝土帶來了很大的方便。同時，粉煤灰與礦粉的復摻，既可以克服僅摻粉煤灰時取代水泥量有限的弱點，進一步降低水泥用量，還可以改善混凝土耐久性，同時節(jié)約能源，改善環(huán)境。因此，我們應在加大研究力度的同時，積極推廣應用，不斷總結經驗，取長補短，使粉煤灰與礦粉可以最大程度上得以利用。