自密實混凝土膠凝材料體系研究

（中國電建集團核電工程有限公司，山東 濟南250102）

0 引言

自密實混凝土的顯著特性是高流動性，其流動性源于粉體材料與水形成的漿體。為了保持高流動性，自密實混凝土膠材用量較普通混凝土高。自密實混凝土單用水泥，其水化放熱大，硬化收縮大，不利于耐久性和體積穩(wěn)定性；因此，自密實混凝土常摻加礦物摻合料以降低水化熱，減少收縮。粉煤灰和礦粉在膠材體系中既可單摻，也可復摻，在配合比設計前應明確。通過28d膠砂強度試驗研究粉煤灰和礦粉對自密實混凝土各項性能的影響，可最終確認摻合料的添加種類和比例。

1 粉煤灰和礦粉對膠材性能的影響

1.1 膠材體系種類

在我國，粉煤灰應用于混凝土比較普及和廣泛，混凝土生產(chǎn)單位幾乎全部使用。受粉煤灰質(zhì)量、地區(qū)差異、技術等因素的影響，粉煤灰的應用尚處于初級階段。礦粉最初是作為水泥的混合材使用，在混凝土中的應用要比粉煤灰晚。隨著礦粉加工技術的成熟，比表面積提高到400m2/kg以上，礦粉得到大面積應用。混凝土膠材體系也逐步發(fā)生轉變，由純水泥體系向單摻、復摻體系轉變。單摻體系是指“水泥+粉煤灰”或“水泥+礦粉”形成的膠材體系；復摻體系是指“水泥+粉煤灰+礦粉”形成的膠材體系。

1.2 混凝土性能的影響

單摻體系中，一種摻合料的影響有限，有時會帶來不利的影響。如粉煤灰能改善混凝土和易性，但造成早期強度低；粉煤灰顆粒易上浮分層，產(chǎn)生浮漿、泌水現(xiàn)象。一定摻量的礦粉可提高混凝土的強度，但隨著摻量增加，混凝土粘性增大，工作性能降低，不利于混凝土流動性。

采用復摻體系，兩種摻合料相互作用，性能疊加、優(yōu)勢互補，可獲得良好工作性能和力學性能。單摻的不利因素由另一種摻合料彌補，從而獲得性能優(yōu)異的自密實混凝土。

1.3 粉煤灰、礦粉的28d膠砂強度

礦物摻合料對混凝土的強度影響最為顯著，其變化規(guī)律可通過膠砂強度對比測定。工程中，混凝土強度絕大部分仍以28d強度作為驗收和評定的依據(jù)，采用水膠比計算公式W/B=αafb/(fcu,0+αaαbfb)（式中fb為膠材28d膠砂抗壓強度值）。研究單、復摻體系與純水泥體系28d膠砂強度的對比關系，可為膠材體系的選擇提供理論依據(jù)，也為后續(xù)配合比設計提供數(shù)據(jù)支撐。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗材料

表1 試驗材料表

2.2 試驗方法和步驟

按照《水泥膠砂強度檢驗方法》GB/T17671要求，進行試驗膠砂制備。

試驗步驟：①稱取450g水泥，按表2用量進行純水泥膠砂強度試驗；②分別按5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的比例替代水泥，加入粉煤灰，保持450g膠材總量不變，進行粉煤灰膠砂強度試驗；③分別按照10%、20%、30%、40%、50%、60%的比例替代水泥，加入礦粉，保持450g膠材總量不變，進行礦粉膠砂強度試驗；④將以上試體編號，放入水泥養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28d，進行膠砂強度試驗。

3 試驗結果及分析

圖1 膠材體系28d膠砂強度曲線

圖1繪制了膠材體系單摻粉煤灰和礦粉時，不同比例摻量下28d膠砂強度變化曲線，揭示了粉煤灰和礦粉對膠材膠砂強度的影響規(guī)律。①40%范圍內(nèi)，“水泥+粉煤灰”體系隨粉煤灰摻量增加，28d膠砂強度逐步降低，摻量越大，降低越明顯。28d膠砂強度顯著低于純水泥；②60%范圍內(nèi)，“水泥+礦粉”體系隨礦粉摻量增加，28d膠砂強度先增加后降低，峰值在30%左右。28d膠砂強度皆高于純水泥。

粉煤灰和礦粉按指定比例摻入形成復摻體系，進行28d膠砂強度試驗，結果見表2。

表2 給定摻量復摻體系28d膠砂強度

表2表明，采用復摻體系，摻加粉煤灰造成的強度降低可通過礦粉得到補強。在配合比試驗過程中還可看到，復摻體系有效解決了粉煤灰單摻體系下的泌水問題和礦粉單摻體系下的黏性過大問題。這種優(yōu)勢互補為配合比設計帶來了諸多可能性，可根據(jù)實際需求，調(diào)整兩種礦物摻合料的比例，以滿足現(xiàn)場的性能要求。

4 結論

膠材中摻入粉煤灰或礦粉會影響混凝土的各項性能。在強度方面，粉煤灰會使混凝土早期強度降低，礦粉會提高混凝土的強度；粉煤灰和礦粉以適當比例摻加，可形成工作性能和強度的互補，獲得性能優(yōu)良的混凝土。