礦物混合材對(duì)混凝土性能的影響分析

■周 浩 ■江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330095

1 試驗(yàn)?zāi)康募敖Y(jié)果

為了分析礦物混合材對(duì)混凝土性能的影響情況，該實(shí)驗(yàn)選做了7組配合比，該7組配合比的水膠比，用水量，膠凝材料總量，砂石用量都是固定的，改變的是礦粉、粉煤灰的摻量，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 混凝土試驗(yàn)配合比

按照表1所列混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定了坍落度、抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等主要技術(shù)指標(biāo)，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 混凝土試驗(yàn)結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

針對(duì)混凝土的配合比問(wèn)題，高性能混凝土技術(shù)主要采用“雙摻”為主要方法，也就是同時(shí)摻加礦物質(zhì)摻和料與減水劑，如此一來(lái)，既保證了混凝土強(qiáng)度性能，同時(shí)也對(duì)混凝土耐久性能增強(qiáng)有一定益處?，F(xiàn)今市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的礦物摻和料主要有硅灰、礦渣、粉煤灰、爐渣等，本文結(jié)合具體的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)礦渣與粉煤灰對(duì)混凝土影響進(jìn)行了分析比較。

2．1 對(duì)混凝土工作性能的影響

(1)在混凝土中僅摻加礦粉能夠使得混凝土坍落度變大，出現(xiàn)這種情況的原因在于礦粉顆粒吸附水較少，因此導(dǎo)致生成的混凝土坍落度變大。除此之外，由于礦粉顆粒較之比水泥更細(xì)小，從而保證在水泥顆?？障兜奶畛渲忻軐?shí)度更高，擠走了原本殘留在水泥顆粒間隙中的水份，最終很好地增強(qiáng)了混凝土流動(dòng)性能，這也就是混凝土理論中經(jīng)常提到的“微集料效應(yīng)”［1］。然而礦粉摻量并不是越高越高，超過(guò)四成以后，由于混凝土中超細(xì)粉所占比例太高，導(dǎo)致礦粉顆粒表面吸附水量太多，反而會(huì)降低混凝土的坍落度值。尤其是在試驗(yàn)后期，隨著礦粉摻加量越來(lái)越多，混合料的黏聚性也越來(lái)越大，這勢(shì)必導(dǎo)致混凝土擴(kuò)展性能減弱，對(duì)混凝土在施工階段的泵送運(yùn)輸非常不利。(2)單摻粉煤灰與單摻礦粉類似，伴隨著粉煤灰摻加量越來(lái)越多，混凝土坍落度逐漸提高，出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)榉勖夯翌w粒中的球狀玻璃體的滾珠軸承作用［2］，同時(shí)我們也可以發(fā)現(xiàn)，摻加粉煤灰后的混凝土黏聚性較之單摻礦粉的混凝土更加優(yōu)良，混凝土的擴(kuò)展度增強(qiáng)趨勢(shì)也比較明顯，大大改善了混凝土的流動(dòng)性和可泵性。然后摻加量一旦超過(guò)20%，混凝土的坍落度就會(huì)開(kāi)始減弱，這是由于粉煤灰顆粒表面所需吸附水較多的原因。

(3)從表1和表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:兩組礦粉和粉煤灰雙摻的混凝土坍落度要比單摻礦粉，粉煤灰的坍落度明顯增大，其中試配一的坍落度為165mm，試配7的坍落度為175mm。這是因?yàn)榘l(fā)揮了粉煤灰的“形態(tài)效應(yīng)”［3］，從而使得混凝土拌合物粘性減小，流動(dòng)性能增大，這使得混凝土在泵送過(guò)程中阻力減小，充分利用了礦粉和粉煤灰在混凝土中的“工作性互補(bǔ)效應(yīng)”［3］。

2．2 對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

從理論的角度來(lái)說(shuō)，單摻對(duì)象不論是礦粉和粉煤灰，早期對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響都是降低的，這其中粉煤灰比礦粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響更大。這主要是因?yàn)樵谔岣叩V粉、粉煤灰用量的同時(shí)，導(dǎo)致水泥所占比例減少，從而使得生成的水泥水化物減少，而通過(guò)礦粉、粉煤灰水化的條件明顯不如水泥，故而使得混凝土抗壓強(qiáng)度減小。通過(guò)綜合摻加礦粉、粉煤灰得到的效果明顯高于比單摻礦粉、粉煤灰。這主要是因?yàn)樵摲椒ㄓ行Оl(fā)揮礦粉、粉煤灰兩者之間的“互補(bǔ)效應(yīng)”［3］。在這一過(guò)程中，早期通過(guò)礦粉的“火山灰效應(yīng)”［1］，大大增強(qiáng)了混凝土中漿體、骨料的界面結(jié)構(gòu)，這也進(jìn)一步改善了粉煤灰“火山灰效應(yīng)”滯后的不良問(wèn)題，很好地保證了火山灰顆粒間粘結(jié)的牢固性，確保混凝土早期強(qiáng)度性能的優(yōu)良性［4］。

2．3 對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

通過(guò)進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)容易發(fā)現(xiàn)，針對(duì)混凝土抗?jié)B性能問(wèn)題，雙摻礦粉、粉煤灰方法明顯要優(yōu)于單摻礦粉、粉煤灰方法。這主要是發(fā)揮了兩者的“火山灰效應(yīng)”與“微集料效應(yīng)”?！盎鹕交倚?yīng)”有效加強(qiáng)了混凝土微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，很好地減少了水泥漿體中的空隙率，使得成型后的混凝土密實(shí)度較高，并且提高了骨料界面粘結(jié)性能，最終使混凝土抗?jié)B性能得到加強(qiáng)。

總而言之，通過(guò)將礦粉、粉煤灰雙摻使用到混凝土中來(lái)，無(wú)論是坍落度、抗壓強(qiáng)度，還是混凝土的抗?jié)B性能，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單摻式方法。礦粉、粉煤灰雙摻方法結(jié)合了礦粉、粉煤灰各自的優(yōu)勢(shì)，綜合了兩者的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效應(yīng)”，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上很好地加強(qiáng)了混凝土各方面的性能。

［1］中國(guó)工程院土木水利與建筑學(xué)部．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002．

［2］王宇，劉福戰(zhàn)．粉煤灰、礦粉雙摻技術(shù)在高性能混凝土中的應(yīng)用研究．粉煤灰綜合利用．2010．

［3］周美茹．礦渣粉對(duì)混凝土耐久性的影響［J］．混凝土，2007(3)．

［4］李彥昌，劉國(guó)華，王海波．礦渣粉在商品混凝土中的應(yīng)用．2005．

［5］周美茹，朱曉麗．礦渣微粉和粉煤灰符合配置混凝土的研究與應(yīng)用．混凝土．2006．