復(fù)摻粉煤灰和礦渣對高性能混凝土抑制骨料堿活性效能及其強度的影響研究

許娜 陳軍琪

摘要：在這次實際研究的過程中，主要使用正交試驗的方式進(jìn)行分析，獲取最終的試驗結(jié)果。主要在以往的工藝方式之下，分析粉煤灰材料以及粒化類型高爐礦渣在實際施工中的應(yīng)用情況，了解具體的性能影響特點，明確骨料的堿活性抑制情況，為后續(xù)的施工提供幫助。

Abstract： In the course of this actual study， orthogonal analysis was mainly used for analysis to obtain the final test results. It is mainly in the past process to analyze the application of fly ash materials and granulated blast furnace slag in actual construction， understand the specific performance impact characteristics， and clarify the alkali activity inhibition of aggregates to provide assistance for subsequent construction.

關(guān)鍵詞：正交設(shè)計;復(fù)摻粉煤灰和礦渣;抑制堿活性效能

Key words： orthogonal design;complex fly ash and slag;inhibition of alkali activity

中圖分類號：TU528? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）17-0158-03

0? 引言

對于混凝土而言，其中的原材料主要含括水泥材料、添加劑材料與其他材料，在實際建設(shè)的過程中，骨料很容易出現(xiàn)堿活性反應(yīng)問題，使得混凝土結(jié)構(gòu)在運輸或是使用期間出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)問題，使得內(nèi)部的應(yīng)力逐漸增加，出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，對其質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了使骨科堿活性不受到破壞，降低骨科料反應(yīng)，在運輸中外加活性摻合料，或直接使用低堿水泥，確保混凝土施工質(zhì)量有保證。

在相關(guān)的施工工作中，混凝土強度很容易受到各種因素的影響，其中以粉煤灰的抑制效果最佳，較小的摻量即可起到抑制效果，但由于粉煤灰活性低，混凝土早期及28天強度降低，為了充分保證混凝土早期強度，同時摻入同樣具有抑制效應(yīng)的摻和料礦渣粉，確保相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量。

在對粉煤灰材料以及礦渣材料的添加情況進(jìn)行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)出現(xiàn)了堿骨料反應(yīng)的抑制作用，有助于使得混凝土結(jié)構(gòu)不會受到相關(guān)的堿性反應(yīng)破壞性影響，在此過程中，還能夠利用粉煤灰材料以及礦渣材料的添加，針對顆粒的級配特點進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)而增加其堆積的密度。在實際研究之后可以發(fā)現(xiàn)，對于水泥材料而言，其顆粒堆積密度，會導(dǎo)致硬化的漿體實際應(yīng)用性能受到影響，在堆積密度有所提升的情況下，有助于增強整體結(jié)構(gòu)的性能。在此情況下，應(yīng)總結(jié)豐富經(jīng)驗，結(jié)合實際狀況更好的針對材料應(yīng)用性能進(jìn)行優(yōu)化改革。

所以，通過實驗得出，堿活性抑制效果較好的混凝土是通過適量的摻合料制制備的。

1? 實驗用原材料

在這次研究的過程中，主要將C50的相關(guān)混凝土的配合比作為主要的試驗內(nèi)容。

在實際工作中使用P-042.5規(guī)格的水泥材料，在檢查之后發(fā)現(xiàn)物理學(xué)的性能為表1，而化學(xué)方面的性能為表2。

采用F類I級粉煤灰，其品質(zhì)檢測成果見表3。

采用S95級?；郀t礦渣粉，其品質(zhì)檢測成果見表4。

采用河砂，河砂品質(zhì)檢測成果見表5，顆粒級配檢測成果見表6。

在實際研究的過程中，需要利用五毫米到二十毫米的碎石進(jìn)行處理，其質(zhì)量的檢測結(jié)果為表7，其顆粒級配的具體測量結(jié)果為表8。在實際試驗的過程中，利用砂漿棒的方式進(jìn)行十四天膨脹率的檢測，如果為百分之零點一五，那么就無法認(rèn)定成為沒有潛在的堿性-硅酸相互反應(yīng)的風(fēng)險問題，在全面分析相關(guān)風(fēng)險問題的過程中，開展各類材料配合比方面的試驗活動，利用性能很高的緩凝類型減水劑材料，將添加量設(shè)定為百分之一點四。對于減水劑而言，實際應(yīng)用之后的混凝土性能測試結(jié)果為表9，而均質(zhì)類型的測試結(jié)果為表10。

2? 實驗方案

在這次的研究中，所使用的材料就是粉煤會以及?；愋偷母郀t爐渣，在試驗過程中針對整體數(shù)量及各組分摻量兩者對抑制堿活性效能的影響、通過實驗考察復(fù)合摻和料總量及其中的摻和量、水與膠的使用比例，對于混凝結(jié)構(gòu)的抗壓強度所產(chǎn)生的影響。在實際試驗的過程中，可以利用L9（34）類型的正交表進(jìn)行處理，開展9次試驗活動，在沒有誤差的情況下對相關(guān)的結(jié)果進(jìn)行計算與分析。

在實際分析的過程中，可以結(jié)合具體的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的鞥開展抑制骨料堿活性效能試驗活動，例如：使用砂漿棒類型的快速處理方式進(jìn)行試樣制備和制作。對于水泥材料、骨料內(nèi)容以及粉煤灰材料而言，都可以結(jié)合實際狀況進(jìn)行搜集，工程實際水泥堿含量為：百分之零點五九，合理的添加濃度為百分之十的請氯化鈉溶液，保證相關(guān)試驗件中所使用的水泥含堿數(shù)量在百分之零點九左右。采用工程實際骨料粒徑為（5～20）mm，因此人工破碎成規(guī)范要求的級配并組合成試驗用砂，洗凈后烘干、密封備用。砂漿配合比：膠凝材料與砂的質(zhì)量比為1：2.25，水膠比為0.47。膠凝材料用量為400g，砂為900g。所有的標(biāo)準(zhǔn)試驗件膠凝材料都是水泥材料，無需在其中添加粉煤灰材料;在對比試驗件方面，主要添加粉煤灰材料以及粒化類型的高爐礦渣材料，與相關(guān)水泥的重量相同。實驗方案及結(jié)果詳見表11。

混凝土配合比設(shè)計實驗忽略了因素之間的交互作用，簡單用復(fù)合摻和料總量、粉煤灰摻量、以及水膠比、砂率對應(yīng)三個水平實驗。而在混凝土的配合比方面，在進(jìn)行室內(nèi)試驗的時候，可以針對坍落度進(jìn)行嚴(yán)格控制，結(jié)合一百八十毫米到二百毫米進(jìn)行控制，具體的實施情況以及結(jié)果為表12。

3? 混凝土配合比設(shè)計具體的處理與結(jié)論

室內(nèi)實驗成果正交計算見表13、表14。

在詳細(xì)研究骨料堿活性的抑制效能試驗內(nèi)容之后，針對極差進(jìn)行合理的計算與研究，結(jié)論為：①從上表直接看到第9號實驗對比試件膨脹率降低率最大為85.9%，其組合A3B3;②在針對各個水平相對應(yīng)三次試驗進(jìn)行分析之后，可以發(fā)現(xiàn)試驗件的膨脹率總計K1、K2、K3與具體的極差信息計算，能夠獲得相關(guān)的因素主次順序，主要為：對比試件膨脹率降低率為B>A>（A×B），因素A、B之間的交互影響較小，其中A、B因素水平的影響規(guī)律為：粉煤灰摻量（B）20%，優(yōu)于15%、10%;摻和料總量（A）40%，優(yōu)于30%、20%。

在分析極差內(nèi)容之后，能夠發(fā)現(xiàn)因素A/B 呈現(xiàn)出交互影響的態(tài)勢，與兩組因素共同作用的影響相較小很多，因為試驗方案正好將L9（34）正交表排滿，沒有誤差項，故將AB因素的交互影響作為誤差項考察，進(jìn)行方差分析得出：相關(guān)的粉煤灰材料與摻和料的使用數(shù)量會使得抑制效果受到一定影響;

在分析相關(guān)測試的結(jié)果之后對其進(jìn)行計算，得出結(jié)論：①在5號實驗中中可得出抗壓強度達(dá)到76.0MPa最高，此時是28d，其組合為A2B2C3D1，抗壓強度值發(fā)生變化較小的是4號實驗，其組合為A2B1C2D3，28d抗壓強度最優(yōu)組合應(yīng)為A2B1C2D3。其經(jīng)濟性最強，是常用的組合。②在實際工作中全面分析水平相對應(yīng)的三次二十八天抗壓強度分析，以及K1、K2、K3、極差之間的計算可以發(fā)現(xiàn)，在這次研究的過程中，相關(guān)因素的順序可以劃分成為二十八天抗壓強度C>A>D>B。影響強度的因素水平規(guī)律為：水膠比（C）0.30，優(yōu)于0.35、0.40;摻和料總量（A）30%，優(yōu)于40%、20%;砂率（D）38%，優(yōu)于40%、39%;粉煤灰摻量（B）10%，優(yōu)于15%、20%。

由于試驗方案，未充分考慮因素間的交互作用對混凝土強度影響，故試驗存在一定的誤差，強度試驗只簡單用極差分析其主次影響因素。結(jié)合抑制骨料堿活性效能試驗結(jié)果，以及經(jīng)濟性原則，可以認(rèn)定此次C50配合比設(shè)計試驗的最優(yōu)組合應(yīng)為第9號試驗，其組合為A3B3C2D1。

4? 結(jié)論

通過以上數(shù)據(jù)計算或?qū)嶒灧治龅贸觯孩贀胶土峡偭坎粩嘣黾訉σ种乒橇蠅A活性效能也愈發(fā)突出，對比試件膨脹率降低率明顯呈增長趨勢;然而，在摻和料總體數(shù)量出現(xiàn)改變之后，會使得混凝土結(jié)構(gòu)的強度發(fā)生改變，有著波形的變化特征，且對于早期結(jié)構(gòu)與后期結(jié)構(gòu)的影響有所不同，在數(shù)量逐漸提升的情況下，七天的強度有所降低，而二十八天的強度會逐漸提升，直至到達(dá)峰值后摻量趨勢變化幅度會越來越小，趨于穩(wěn)定。②不斷增加相關(guān)粉煤灰添加數(shù)量，結(jié)構(gòu)的早期強度會呈現(xiàn)出降低的態(tài)勢，而在骨料的堿活性方面，有著較高的抑制作用。③在使用的材料相同狀況之下，對混凝土質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要就是水與膠之間的比例;在比例降低的情況下，結(jié)構(gòu)的強度就會有所提升?；炷涟韬衔镄阅艿奶岣呷Q于適量的摻和料摻，不僅可以提高使混凝土后期硬化強度，同時也可使經(jīng)濟成本大大降低。④在實際分析中可以發(fā)現(xiàn)，組合形式除了能夠提升混凝土強度之外，還能形成堿活性的抑制作用，促使經(jīng)濟效益的全面提升，應(yīng)進(jìn)一步的對其進(jìn)行分析與驗證。

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作者簡介：許娜（1984-），女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，研究方向為混凝土工程。