1、礦物摻合材料對水泥膠砂需水量和強(qiáng)度的影響（河南城建學(xué)院土木與材料工程系李松岡013407131 ）摘要本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究礦物摻合料單摻和復(fù)摻時(shí)對水泥膠 砂需水量及3天和28天的強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與不摻加摻 合料的基準(zhǔn)膠砂相比，礦物摻合料的使用可以提高膠砂的流動性，從 而減少需水量，但同時(shí)降低了膠砂的早期強(qiáng)度以及28天強(qiáng)度。與單 摻粉煤灰相比，多礦物摻合料復(fù)摻可以提高膠砂的早期強(qiáng)度，大于摻 加石灰石粉膠砂的強(qiáng)度，但摻加粉煤灰的膠砂流動性降低，達(dá)到要求 流動度的相應(yīng)的需水量較多。關(guān)鍵詞 粉煤灰硅灰石灰石粉強(qiáng)度需水量引言隨著高性能混凝土技術(shù)在我國的大力推廣，人們已經(jīng)意識到 幼稚礦物摻合料

2、的使用已不僅僅是取代水泥、節(jié)約能源以及減少環(huán)境 污染的問題，它已經(jīng)成為對混凝土改性的一種重要組分，被譽(yù)為高性 能混凝土的“第六組分”。目前國內(nèi)的礦物摻合料主要有粉煤灰、硅 灰，礦渣，磨細(xì)石灰石粉等。粉煤灰是燃煤電廠中磨細(xì)煤粉在鍋爐燃燒后從煙道排出，被 收塵器收集的物質(zhì)，由大部分微米計(jì)的實(shí)心或中空玻璃以及少量的莫 來石、石英等結(jié)品物質(zhì)所組成。用粉煤灰取代部分水泥可以減少水化 熱、降低滲透性和孔隙率，減少干燥收縮，抑制減骨料反應(yīng)，但由于 粉煤灰早期活性低，導(dǎo)致混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，從而限制了粉 煤灰的應(yīng)用。硅灰是硅鐵合金廠在冶煉硅鐵合金或金屬硅時(shí)從煙塵中收集 的超細(xì)粉體。其細(xì)度大，SIO2含量

3、較高，由于硅灰早期活性大，與 Ca(OH)2在較短時(shí)間里就發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化鈣與二氧化硅比較低 的C-S-H凝膠，提高混凝土的早期強(qiáng)度，但同時(shí)對坍落度產(chǎn)生不利影 響。磨細(xì)石灰石粉的主要成分是碳酸鈣，不具有膠凝性和火山灰 活性，一般被認(rèn)為是惰性材料。但是最近研究表明，石灰石粉的存在 會對水泥的水化、水化產(chǎn)物和水泥凈漿產(chǎn)生各種物理化學(xué)作用，并不 完全是一種惰性礦物材料，其在混凝土中的效應(yīng)歸結(jié)為五種：微集料 效應(yīng)、品核效應(yīng)、形貌效應(yīng)、比重效應(yīng)和分散效應(yīng)。這些效應(yīng)共同作 用與混凝土，可以有效改善混凝土的性能。研究表明礦物摻合料能充分利用自己的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生超疊效應(yīng)， 改善混凝土的結(jié)構(gòu)與性能。本文主要研究

4、摻合料單摻和復(fù)摻對水泥膠 砂需水量以及3天和28天強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析過程原材料普通硅酸鹽水泥 粉煤灰 硅灰磨細(xì)石灰石粉標(biāo)準(zhǔn)砂自來水配合比采用粉煤灰單摻、粉煤灰與硅灰雙摻以及石灰石單摻，制作40mm X40mmX 160mm的膠砂試件，水灰比為0.5，灰砂比為1/3。0號為不 摻加摻合料的基準(zhǔn)試樣；F系列表示單摻粉煤灰的試樣；FS表示粉 煤灰和硅灰雙摻試樣，L表示磨細(xì)石灰石粉單摻試樣。表配合比及試驗(yàn)結(jié)果a編號水泥/g粉煤灰/g硅灰/g磨細(xì)石灰石/粉g砂/g水灰比灰砂比需水量/gO45000013500.51/3225F3151350013500.51/3235FS315112.522.50

5、13500.51/3250L3150013513500.51/3265配合比及試驗(yàn)結(jié)果b3d抗壓/MP28d抗折/MP抗壓/MP抗折/MP6.04.70.68315.512.81.059O 4.84.50.48112.013.51.3215.14.50.5729.812.51.070代表值4、90.57912.71.151.5F 2.01.72.11.82.00.3680.2530.29213.817.115.313.815.512.30.8761.1871.021代表值 L90.30414.61.0281.51.50.24734.545.01.254FS 2.01.50.26545.843.

6、51.3631.81.30.26237.535.51.176代表值1.60.25840.01.2641.81.40.20829.034.31.497L 1.41.50.17635.329.01.0811.71.50.22328.529.51.115代表值 1.60.20231.71.231試驗(yàn)方法攪拌：將所有干粉材料倒入鍋內(nèi)，慢速干拌30秒；加水，慢速 攪拌30秒；停止20秒，把攪拌葉子和鍋壁上的砂漿刮凈；快速攪拌 120 秒。試樣成型，需水量測試：按照GB/T1346-2001水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn) 稠度需水量測定方法進(jìn)行測試。試樣養(yǎng)護(hù)：試件成型后立即放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，對于3天 和28天齡期的，在

7、成型20-24h從箱內(nèi)取出脫模。強(qiáng)度測試：按照GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法進(jìn)行測試。粉煤灰，粉煤灰-硅灰，磨細(xì)石灰石粉對水泥膠砂標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量及3天和28天強(qiáng)度的影響分析4.1摻合料對需水量影響結(jié)果由圖a所示試驗(yàn)結(jié)果可知：與0號基準(zhǔn)試樣相比，礦物摻合料的使用可以使膠砂的需水量增加。對于單摻磨細(xì)石灰石粉的L系列膠砂，需水量增加最大。表明磨細(xì)石 灰石粉的細(xì)度較水泥和其他兩種礦物材料小，則石灰石粉的比表面積較大， 為了達(dá)到相應(yīng)的稠度，從而蓄水量增減。FS系列和F系列試樣的需水量均有所增加，且FS系列的增加量較大， 表明摻合料復(fù)摻后的需水量較粉煤灰單摻要大，這表明硅灰的細(xì)度較粉煤灰

8、 更細(xì)，相應(yīng)的增加了用水量。再一個(gè)是硅灰的活性較高，與CA(OH)2在相當(dāng) 短的時(shí)間里就發(fā)生反應(yīng)，生成的低CaO/SiO2的C-S-H凝膠，使?jié){體稠度增 力口，為達(dá)到相應(yīng)的稠度，則蓄水量增加。4.2摻合料強(qiáng)度影響結(jié)果如圖b所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：與0號基準(zhǔn)試樣相比，礦物摻合料的使用極大地降低了膠砂的3天強(qiáng)度。摻礦物摻合料的膠砂的3d抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的變化規(guī)律相似，即：F系列FS系列L系列礦物摻合料的使用的提高了膠砂的28天強(qiáng)度，特別是28天抗壓強(qiáng)度，強(qiáng) 度大小為:FS系列L系列F系列.膠砂28天抗折強(qiáng)度有所增加，但影響不太 大。對于單摻粉煤灰的F系列，粉煤灰不具有獨(dú)立的水硬性，其玻璃體微 珠表層活性的SiO2及AL2O3通過與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生二次水化 反應(yīng)，生成品質(zhì)較好的低堿性水化產(chǎn)物。但其玻璃微珠外層有致密的玻璃質(zhì) 表層，阻礙了粉煤灰的二次水花，其活性只有在后期才表現(xiàn)出來，因此導(dǎo)致 該組膠砂3天強(qiáng)度較低。對于FS系列膠砂，由于硅灰活性較高，與Ca(OH) 2在很短時(shí)間就能反應(yīng)，因此該組膠砂早期強(qiáng)度較大，強(qiáng)度發(fā)展較快。結(jié)論與0號基準(zhǔn)試樣相比，礦物摻合料的使用可以增加基準(zhǔn)稠度要求下膠砂的需水量，但同時(shí)極大地降低了膠砂的早期強(qiáng)度。對于L系列的膠砂而言，需水量增加最大。對于F系列和FS系列膠砂而