粉煤灰与矿渣粉双掺对混凝土性能影响.docx
粉煤灰与矿渣粉双掺对混凝土性能影响。引言混凝土使用的胶凝材料已由“水泥"水泥+粉煤灰向"水泥+ 粉煤灰+粒化高炉矿渣粉（以下简称矿渣粉）转变，粉煤灰、矿渣粉 在物理、化学性质方面具有较好的互补性，在水泥混凝土中同时掺入 粉煤灰和矿渣粉，可充分利用水泥熟料、粉煤灰和矿渣粉的不同形态、 不同粒径大小、不同外表活性按一定比例进行搭配，充分发挥粉煤灰 和矿渣粉的活性效应、形态效应、微集料效应，较之单掺粉煤灰或矿 渣粉在改善混凝土和易性、体积稳定性、早期强度、后期强度、耐久 性方面均有明显的提高，并可提高掺合料取代水泥的比例，从而降低 混凝土生产本钱。本文主要研究了粉煤灰与矿渣粉以不同比例双掺后 对混凝土拌合物性能（初始坍落度、初始扩展度、和易性、lh坍落度） 和硬化混凝土抗压强度的影响，并对其经济效益进行分析，得出粉煤 灰与矿渣粉双掺时性价比高的配比，对预拌混凝土的生产具有一定的 指导作用。1原材料和实验方法1.1原材料(1)水泥：选用大田红狮水泥生产的水泥，强度等级为P-O42.5R ,其主要性能指标见表L(2 )细集料：中砂，其细度模数为Mx=2.8 ,表观密度 2610kg/m3 ,含泥量为1.0% ,泥块含量为0.2%。(3 )粗集料:5 31.5mm连续粒级,表观密度2620kg/m3 ,含 泥量为0.2% ,泥块含量为0.0%。(4)粉煤灰：选用福建新源粉煤灰开发生产的粉煤灰， 经检测该粉煤灰为F类H级粉煤灰，细度45um筛筛余为13.5% ,需 水量比为90% ,强度活性指数为72% ,烧失量为1.8%。(5 )矿渣粉：选用福建省三安环保资源生产的S95级矿 渣粉，其密度为2.91g/cm3 ,比外表积为435m2/kg , 28d活性指数 为109% ,流动度比为102% ,烧失量为1.2%。(6)外加剂：福建省建筑科学研究院技术开发部生产的缓凝高效 减水剂，其减水率为19%01.2实验方法新拌混凝土的初始坍落度HO、lh坍落度H60、初始扩展度L0等 指标的测定按照普通混凝土拌合物性能试验方法GB/T50080进行。 硬化混凝土立方体抗压强度按照普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T50081-2002 进行。2混凝土配合比设计胶凝材料总用量为400kg/m3 ,水胶比固定为0.39 ,砂率为40% , 粉煤灰按10%、20%、30%、40%和矿渣粉按10%、20%、30%、 40%双掺（总掺量不大于60% ）等量取代水泥，缓凝高效减水剂掺量 为胶凝材料总用量的1.8%。根据水泥、粉煤灰、矿渣粉的不同掺量， 本实验具体的混凝土配合比及试验结果见表2。注：L编号F*中各数值代表胶凝材料的质量比，如F811为80% 的水泥，10%的粉煤灰，10%的矿渣粉。2、表中价格为每立方米混凝 土胶凝材料的价格3试验结果与分析3.1 粉煤灰和矿渣粉双掺对新拌混凝土和易性的影响从表 2 中编号为 F1000、F811、F712、F613、F514、F415 及F1000. F721、F622、F523、F424试验中可以看出，当粉煤灰掺量 一定时，随着矿渣粉掺量的增加，初始坍落度、lh坍落度、初始扩展 度均变大，坍落度损失减小。这是因为矿渣粉经粉磨后的颗粒棱角大 局部被磨圆，颗粒形态类似于卵石甚至接近于球体，从而增大混凝土 的流动性，同时掺入的矿渣粉能减小新拌混凝土的屈服应力，也可在 一定程度上改善混凝土的和易性。矿渣粉的比外表积较大，对水的吸 附力强，混凝土拌合物的水分蒸发速度减缓，泌水量同时也会下降， 因此改善了混凝土的粘聚性和保水性，减缓了混凝土的坍落度损失。从表 2 中编号为 F1000、F811、F721、F631、F541 及 F1000、F712、F622、F532、F442试验中可以看出，当矿渣粉掺量一定时， 随着粉煤灰掺量的增加，初始坍落度、lh坍落度、初始扩展度均变大, 因粉煤灰颗粒比水泥颗粒小且含有大量的球状玻璃微珠，粉煤灰的掺 入能有效降低混凝土的内聚力和粘滞系数，减小其运动阻力，对提高 混凝土拌合物的流动性具有积极作用。表2示出了不同粉煤灰和矿渣粉掺量混凝土拌合物性能的试验结果, 从表2中可知，随着掺合料总掺量的增大，混凝土拌合物的初始坍落度、lh坍落度、初始扩展度均增大，且拌合物和易性良好，仅F433、F424两组出现少量泌水，且当掺合料总掺量之40%以上，混凝土拌合 物的lh坍落度损失显著减小，大局部损失在1040mm之间。粉煤 灰和矿渣粉双掺之后能有效降低单方混凝土的用水量，改善混凝土拌 合物的和易性，且总掺量越大效果越显著，单从混凝土和易性方面考 虑，掺合料的总掺量应240% ,才能较好地表达粉煤灰和矿渣粉的双掺 效应。3.2 粉煤灰和矿渣粉双掺对硬化混凝土抗压强度的影响3.2.1 粉煤灰掺量一定时混凝土抗压强度随矿渣粉掺量的影响图1图4分别示出了粉煤灰掺量为10%、20%、30%、40%时 混凝土抗压强度随矿渣粉掺量的变化曲线。由图1图4可知混凝土 的早期强度（3d、7d ）均小于基准混凝土抗压强度，并随矿渣粉掺量 的增加而下降，且掺合料总掺量越大强度下降幅度越大。当粉煤灰掺 量为10%时，矿渣粉掺量430%时，混凝土的28d抗压强度、60d抗 压强度均比基准混凝土高，且矿渣粉掺量为40%、50%时，混凝土的 28d抗压强度、60d抗压强度下降幅度较小；当粉煤灰掺量为20% 40%时,混凝土的28% 60d抗压强度均比基准组低，F721、F622、F631、F523、F532这五组的抗压强度比基准组强度下降0.6% 5.5% ,其余组抗压强度下降13%21%。322矿渣粉掺量一定时混凝土抗压强度随粉煤灰掺量的影响图5 图8分别示出了矿渣粉掺量为10%、20%、30%、40%时混凝土抗压强度随粉煤灰掺量的变化曲线。由图5 图8可知混凝土的早期强度（3d、7d ）均小于基准混凝土的抗压强度，并随着粉煤灰 掺量的增加而下降。当矿渣粉掺量为10%时，仅F811这组的混凝土28d、60d抗压强度比基准混凝土高；当矿渣粉掺量为20%时，仅F712这组的混凝土 28d、60d抗压强度比基准混凝土高，F622、F532这两组混凝土的60d抗压强度比基准组分别略低1.7%、5.0% ;当矿渣粉掺量为30%时，仅F613这组的混凝土 28d、60d抗压强度比基准混凝土高；当矿渣粉掺量为40%时，混凝土抗压强度均比基准 混凝土低。323掺合料掺量对混凝土抗压强度的影响图9示出了不同掺合料掺量下抗压强度随掺合料掺量的变化曲线。从图9可知，混凝土的早期强度（3d、7d ）随着掺合料掺量的增加而逐渐降低，且掺合料掺量越大强度降低越多，混凝土后期抗压强 度中仅 F811、F712、F613 比基准组高，而 F514、F415、F721、 F622、F63L F531这六组的抗压强度比基准组略低0.6%5.5% , F424、F541、F433、F442这四组的抗压强度比基准组低13%21%。 粉煤灰、矿渣的主要化学组成是CaO. SiO2、AI2O3、Fe2O3等，但 矿渣粉与粉煤灰的活性不同，从原材料检测结果可知，矿渣粉的28d 活性指数（矿渣粉占水泥质量的50% ）为109% ,粉煤灰的28d活性 指数（粉煤灰占水泥质量的30% ）为72% ,矿渣粉的活性指数优于粉 煤灰，因此在粉煤灰掺量430% ,矿渣粉掺量430%时各组混凝土的后 期强度随矿渣粉含量的增大而增大的。当掺合料总掺量为60%时，混 凝土早期强度较低且后期强度增长有限，均比基准组低主要是因为掺 合料取代水泥量较多，水泥水化析出的Ca（OH）2总量减少，不利于激 发掺合料的活性。4结论通过研究分析，可得出以下结论:(1)双掺粉煤灰和矿渣粉能起到较好的减水效果，能有效改善混凝土的和易性，当掺合料总掺量60%以下时掺量越大效果越明显。(2)双掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土早期抗压强度均小于基准配合比强度，当粉煤灰掺量为10%、矿渣粉掺量430%混凝土的后期强度 均高于基准配合比强度；当粉煤灰掺量为20%30% ,矿渣粉掺量4 30%时混凝土的60d抗压强度比基准配合比下降较小，但掺合料总 掺量为60%时，强度下降较大。
