超細(xì)粉磨粉煤灰用于配制C60混凝土的試驗(yàn)研究

王寶占，賀芳

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度混凝土的需求逐年遞增，為了更好地發(fā)揮混凝土構(gòu)件的特性（強(qiáng)度高、剛度大，耐磨、抗腐蝕），我們進(jìn)行了低成本的C60混凝土的試配工作。試配工作與北京某大型混凝土公司合作進(jìn)行，除了球磨機(jī)制備的超細(xì)粉磨粉煤灰外，其余試配材料均來(lái)自于此公司正常生產(chǎn)C30時(shí)采用的材料，所有試驗(yàn)工作均在該公司完成。

1 超細(xì)粉磨粉煤灰使用性能特點(diǎn)

近十幾年來(lái)，有關(guān)超細(xì)粉磨粉煤灰的使用性能得到了廣泛研究，其優(yōu)于普通粉煤灰性能的幾個(gè)方面簡(jiǎn)述如下：

（1）顯著提高粉煤灰活性。超細(xì)粉磨粉煤灰細(xì)微顆粒占比高，比表面積大，從而使混凝土水化反應(yīng)相界面增大，宏觀上表現(xiàn)為超細(xì)粉煤灰活性增加，混凝土強(qiáng)度增加。另外，在使用超細(xì)粉磨粉煤灰配制相同強(qiáng)度等級(jí)的水泥或者塑性混凝土?xí)r，可大幅提高粉煤灰的摻量。

（2）具有明顯的減水效果。對(duì)超細(xì)粉磨粉煤灰顆粒形貌的研究表明，超細(xì)粉磨粉煤灰在粉磨過(guò)程中，雖然有部分大的球狀微珠遭到了破壞，但通過(guò)粉磨也能釋放新的和更小的球狀微珠；超細(xì)粉磨粉煤灰比表面積大幅增加，需要更多的濕潤(rùn)水，但因其具有密實(shí)填充效應(yīng)，能大幅減少孔隙水，有著明顯的減水效果。

（3）增加混凝土的強(qiáng)度。超細(xì)粉磨粉煤灰顆粒小，表面光滑、密實(shí)，分散度高，所以在混凝土的攪拌過(guò)程中，能較均勻地分散在混凝土中，并能填塞混凝土的空隙和毛細(xì)孔通道，從而能密實(shí)混凝土，增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度。

2 混凝土試配依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

為了更好地發(fā)揮超細(xì)粉磨粉煤灰特性，降低C60混凝土制造成本，根據(jù)C60混凝土（泵送）的性能要求，我們采用超細(xì)粉磨粉煤灰單摻或與S95粒化高爐礦渣粉雙摻的技術(shù)路線，對(duì)C60混凝土進(jìn)行了試配工作，試配依據(jù)與參考標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）配制的C60混凝土坍落度為220mm左右（易于泵送）。

（2）混凝土配合比依據(jù)JGJ 55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》。

（3）混凝土拌和物性能、力學(xué)性能試驗(yàn)依據(jù)GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

3 混凝土試配用原材料

3.1 水泥

P·O42.5硅酸鹽水泥（北京金隅水泥）。

3.2 砂

天然中砂，細(xì)度模數(shù)2.6。

3.3 碎石

最大粒徑為25mm，采用5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石。

3.4 水

飲用水。

3.5 減水劑

FAC-3防凍劑（萘系減水劑），摻量3%～5%，減水率可達(dá)25%（適合冬季施工）。

3.6 礦物摻合料

礦物摻合料為超細(xì)粉磨粉煤灰，S95?；郀t礦渣粉，普通粉煤灰（二級(jí)）。其中超細(xì)粉磨粉煤灰使用球磨機(jī)磨制而成，產(chǎn)品（45μm篩）篩余＜3%，比表面積6 013cm2/g，化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 粉煤灰化學(xué)成分，%

4 混凝土試配及其工作性能

根據(jù)混凝土試配標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)和原材料，首先進(jìn)行了C60混凝土配合比初步計(jì)算，然后根據(jù)以往使用經(jīng)驗(yàn)試拌15L混凝土拌和物。經(jīng)試配，確定采用如下配合比作為混凝土基準(zhǔn)配合比，膠凝材料總量確定為571kg/m3，用水量160kg/m3，混凝土容重2 450 kg/m3，水膠比0.28，砂率38%，混凝土坍落度通過(guò)調(diào)整外加劑摻量或砂率來(lái)保證。在此基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，主要開(kāi)展了單摻超細(xì)粉磨粉煤灰、單摻普通粉煤灰、雙摻超細(xì)粉磨粉煤灰加S95礦渣粉的方式配制C60高性能混凝土的試驗(yàn)。在摻加活性礦物摻和料時(shí)，采用等量替代水泥法進(jìn)行成型試驗(yàn)。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，在同一基準(zhǔn)配和比下，樣品2、4、5、7在摻加活性礦物摻和料時(shí)，采用等量替代水泥法，不論是單摻還是雙摻，拌合的混凝土流動(dòng)性都基本滿足C60混凝土的施工要求；而樣品1、3、6從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)操作及試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，拌合的混凝土流動(dòng)性較差，不能滿足C60混凝土的施工要求。

表2 C60混凝土配合比及其工作性能

5 配制的混凝土力學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果

依據(jù)GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，測(cè)量了混凝土試樣3d、7d、28d的抗壓強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。由測(cè)試結(jié)果可以看出：

表3 混凝土力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

（1）樣品7的力學(xué)性能不能滿足要求，只有樣品2、4、5的工作性能和力學(xué)性能符合C60混凝土要求。

（2）在樣品2、4、5中，根據(jù)摻入超細(xì)粉磨粉煤灰和S95礦渣粉的百分比可知，采用樣品5的配比方案制備的混凝土產(chǎn)品，既可滿足C60混凝土性能要求，又可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）樣品2、3、7的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，超細(xì)粉磨粉煤灰作為混凝土拌合料的摻料，可以大幅提高混凝土的強(qiáng)度。這主要是由超細(xì)粉磨粉煤灰的減水效果、活性以及在混凝土中的分散度等性能比普通粉煤灰高所致。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）用超細(xì)粉磨粉煤灰（＞600m2/kg）、P·O42.5普通硅酸鹽水泥及高效減水劑可配制出C60混凝土。

（2）將20%超細(xì)粉磨粉煤灰+10%S95礦渣粉雙摻作為礦物摻合料生產(chǎn)的C60混凝土，既經(jīng)濟(jì)又能保證混凝土的性能。