礦粉和粉煤灰雙摻用于配制混凝土的價(jià)值分析

孫和平

（中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西 寶雞 721000）

1 礦粉和粉煤灰雙摻的試驗(yàn)

粉煤灰主要從電廠回收，并廣泛應(yīng)用在混凝土工程中。礦粉主要是將煉鐵爐浮于鐵水表面上的熔渣進(jìn)行相應(yīng)的處理再加工制成。兩者都可以提升混凝土的后期強(qiáng)度，并提升抗?jié)B性能。另外，添加礦粉和粉煤灰還能減少混凝土的泌水性，提高改善混凝土的和易性，降低了水化熱的現(xiàn)象。

通過以C30混凝土為例進(jìn)行分析，對礦粉和粉煤灰添加的摻量進(jìn)行調(diào)整，然后設(shè)計(jì)出不同配比下混凝土的性能。試驗(yàn)使用的原料如下：

（1）P·O42.5普通硅酸鹽水泥。

（2）S95級(jí)礦粉，燒失量1.3%，比表面積406m2/kg，流動(dòng)度比108%，活性指數(shù)：7d為75%，28d為102%。

（3）Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度17.6%，需水量比99%，燒失量2.6%。

（4）人工砂，總壓碎值13.5%，細(xì)度模數(shù)2.9。

（5）5～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，壓碎值7.1%，針片狀含量6.7%。

（6）高效緩凝型減水劑。

2 混凝配合比設(shè)計(jì)分析

依據(jù)相關(guān)規(guī)定《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)計(jì)配比，如下表1，為分析不同添加量的礦粉和粉煤灰所表現(xiàn)出的實(shí)際效果，除礦粉、粉煤灰的添加量改變外，其他材料均保持不變，以此來分析其對混凝土的性能影響。

3 不同添加量的試驗(yàn)結(jié)果分析

下表2顯示為添加不同的配比試驗(yàn)結(jié)果。

表1 混凝土配合比

表2 不同摻量的試驗(yàn)結(jié)果

（1）礦粉、粉媒灰對工作性能的影響分析。表2的結(jié)果顯示，與基準(zhǔn)混凝土相比，只添加礦粉的混凝土坍落度提高，此是由于礦粉的顆粒為球狀，并且表面光滑不易吸附水，進(jìn)而導(dǎo)致坍落度提高；但礦粉比水泥細(xì)小，進(jìn)而會(huì)填充水泥顆?？障?，降低水泥顆粒的摩擦，促進(jìn)水泥顆粒間自由水的釋放，進(jìn)而增加了流動(dòng)性，由此形成一種微集料的效應(yīng)。但伴著礦粉的添加量提高，進(jìn)而增加了混凝土黏性，當(dāng)超出30%的添加量時(shí)的坍落度還始降低，而且伴隨礦粉的添加量提高，混凝土凝結(jié)的時(shí)間不斷地增加。而只添加粉煤灰時(shí)，混凝土的坍落度和只添加礦粉時(shí)基本一致。而同時(shí)是礦粉和粉煤灰時(shí)，添加礦粉或粉煤灰的坍落度顯著提升。此主要是礦粉和粉煤灰之間的互補(bǔ)作用。礦粉可以對混凝土起到增塑的作用，進(jìn)而降低混凝土坍落度的損失。而粉煤灰則發(fā)揮自身形態(tài)的效應(yīng)，降低了拌和物黏性，由此降低了泵送時(shí)的阻力。另外，礦粉與粉煤灰通過吸附高效減水劑而形成了一種雙電層，進(jìn)而促使粒子間產(chǎn)生較強(qiáng)的排斥力，進(jìn)而幫助水泥分散。

（2）礦粉、粉媒灰對力學(xué)性能的影響分析。從上表2抗壓的強(qiáng)度結(jié)果顯示，當(dāng)單一添加礦粉和粉媒灰時(shí)，早期的強(qiáng)度要比基準(zhǔn)的配比低下，而粉煤灰則表現(xiàn)得更低。但伴隨添加量的提高，單一的添加抗壓的強(qiáng)度更低。此多是由于單一使用礦粉或粉煤灰減少了水泥用量，因此水泥早期的水化物也降低了，而礦粉和粉煤灰水化的條件則嚴(yán)重不足。只添加礦粉時(shí)，而且添加量控制低于30%時(shí)，28d的混凝土強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)要低，但在60d后的強(qiáng)度顯示高于標(biāo)準(zhǔn)；而只添加粉煤灰時(shí)，并且添加量控制低于25%時(shí)，28d的強(qiáng)度也低于標(biāo)準(zhǔn)，但60d時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)基本接近。當(dāng)?shù)V粉、粉煤灰同時(shí)添加時(shí)，前期和后期的混凝土強(qiáng)度均高于單一添加。主要是由于只添加粉煤灰時(shí)，無法發(fā)揮火山灰效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒間和界面粘結(jié)不牢，由此降低早期的強(qiáng)度。當(dāng)?shù)V粉、粉煤灰同時(shí)添加時(shí)，兩者之間起到互補(bǔ)的作用，并改善了膠凝物質(zhì)，降低了氫氧化鈣的含量，提升了致密性，進(jìn)而最終提高混凝土的強(qiáng)度。從試驗(yàn)結(jié)果表明，礦粉添加15%、粉媒灰添加15%時(shí)的混凝土表現(xiàn)出的抗壓強(qiáng)度效果最好。

（3）礦粉、粉媒灰對抗?jié)B性能的影響分析。混凝土密實(shí)的程度和混凝土耐久具有密切的關(guān)聯(lián)，而抗?jié)B則可以理解成密實(shí)的程度。當(dāng)混凝土表現(xiàn)不密實(shí)時(shí)，水分和其他的液體對其造成侵入，進(jìn)而導(dǎo)致耐久性低下，從表2的結(jié)果顯示，單摻和雙摻時(shí)均可以提升抗?jié)B的性能，但雙摻的效果更好，可以發(fā)揮微細(xì)集料填充和火山灰的各種效應(yīng)，進(jìn)而生成結(jié)晶水化產(chǎn)物填充孔隙，便抗?jié)B的等級(jí)提升。

4 結(jié)語

通過添加礦粉和粉煤灰替代了一部分水泥的用量，但提高了混凝的后期強(qiáng)度，增加了混凝土流動(dòng)性，但礦粉和粉煤灰的添加量不能過大，過大會(huì)降低流動(dòng)性和降低強(qiáng)度。礦粉與粉煤灰存在一定的互補(bǔ)使用，在相同添加量下的混凝土坍落度和抗?jié)B性以及抗壓強(qiáng)等均高于單摻，兩者的添加量均是15%時(shí)效果最佳。另外，礦粉與粉煤灰均工業(yè)產(chǎn)生的廢料，價(jià)格便宜，而且還減少了水泥的用量，因此具有顯著經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保作用。