掺粉煤灰和矿粉的混凝土配合比优化

1、掺粉煤灰和矿粉的混凝土配合比优化粉煤灰是一种工业废料， 从微观结构上看具有潜在的火山灰活性物质， 可取代部分水泥并与水泥进行二次水化反应，有效地降低了混凝土水化热反应的放热峰值与反应速率，并有效地提高了混凝土的拌合物性能， 可以应用于建材工业市场。 从研究大掺量粉煤的意义来看，它将高性能混凝土与低水泥环保型混凝土的开拓相结合，对于走绿色建材、新型建材的道路具有重要意义。大掺量粉煤灰混凝土， 将粉煤灰大量单掺于混凝土中，会使混凝土自身具有前期强度低、 需水量大等缺点。 本次研究特引入矿粉同时作为掺合料，利用矿粉与粉煤灰双掺的复合效应、堆积密度效应、微 集料填充效应，从而改善拌合物性能，提高粉煤灰

2、的利用率。通过水 泥胶砂试验调整掺合料掺量， 以河北建设集团混凝土分公司多年实践C30 普通双掺混凝土配合比为基准，对大掺量粉煤灰混凝土配合比进行设计优化。试验过程原材料）水泥（ C）：选用顺平曲寨PO42.5 水泥，主要性能指标见表 1。）粉煤灰（ F）：选用保定大唐级粉煤灰，主要性能指标见表 2。）矿粉（ K ）：选用保定乾华建材S95 级矿粉，主要性能指标见表 3。）聚羧酸外加剂（ A ）：保定慕湖恒源新型建材有限公司，主要性能见表 4。）石子（ G）：本试验采用 525mm 天然卵碎石，级配良好，含泥 0.4%，泥块含量 0.2%，针片状颗粒 5%，表观密度2670kg/m3，堆积密度

3、 1570kg/m3。（ 6）砂子（ S）：满城天然砂，细度模数2.8，级配良好，含泥 1.8%，泥块含量 0.2%，表观密度 2720kg/m3，堆积密度 1560kg/m3。胶砂试验根据 GB/T17671 1999水泥胶砂强度检验方法（ISO 法），采用表 5 的配合比。共设计21 组试块，试件的制作与养护符合相关规范的要求。为了直观分析单掺掺合料级粉煤灰和S95矿粉掺量对胶砂28d、60d、90d 抗压强度影响，将数据绘制成图1 4。由表 5 和图 1、图 3 可以看出：单掺粉煤灰抗折强度随着龄期时间的增长而增长， 抗折强度峰值出现在30% 35%之间； 单掺矿粉的抗折强度却随着龄期时

4、间采用了如表6 配合比，其中 D0 为常用普通混凝土配合比。混凝土性能结果见表6 和图 58。配合比适配结果分析理论上矿粉的作用机理是参与二次水化反应，在反应过程中吸收大量的 CH 晶体，使水泥石与骨料界面粘结程度及水泥浆体的细部结构得到改善， 提高混凝土的密实性。 虽然混凝土中掺加矿粉会降低前期强度，但影响程度并不大，且后期强度也会有所增长。而粉煤灰做 为工业废料主要由大量表面光滑的球状玻璃体组成，可以改善混凝土拌合物的流动性、 粘聚性和保水性。 由于粉煤灰的水化速度远远小于水泥熟料，有效的降低了混凝土的水化热，适用于大体积混凝土，同 时掺加粉煤灰后混凝土的早期强度低于普通混凝土，且粉煤灰掺

5、量越高早期强度越低。 矿粉和粉煤灰的双掺不只是简单的混合，而是有意识的使两种混合材料取长补短，在强度上产生一定的互补作用，体现出单掺所不具备的优势，弥补单掺粉煤灰早期强度低的缺陷。由表 6 可以看出：在选定的矿粉掺量为20%、25%、30%时，粉煤灰的掺量为 20%、25%、30%、35%、40%，总掺量为 50%、55%、60%。图 5 10当矿粉掺量相同时（ A1A2A3 、B1B2B3 、C1C2C3），粉煤灰每多取代水泥5%，相同龄期强度值都有所下降，而90d 强度下降值在 2.4% 2.9%。在总掺合料掺量相同时（ A1B1C1、A2B2C2 、A3B3C3），每当矿粉增加5%、粉煤

6、灰减少5%，龄期强度值呈现出 上升趋势。 虽然试验批次 28d 强度普遍低于普通混凝土龄期强度，但由于二次水化反应的存在，28d 到 60d 和 90d 混凝土强度还有一定程度的增长， 且增长速度超过了普通混凝土，甚至 60d 或 90d 强度超过了普通混凝土强度， 从试验可以得出结论配合比可以满足设计强度要求。结论）胶砂单掺试验说明粉煤灰与矿粉的后期强度增长周期较长， 缓慢的二次水化反应有助于混凝土强度的长期增长，粉煤灰的掺量在5% 35%时强度值增加明显， 掺量 15% 20%时出现强度峰值， 矿粉的掺量在 25%30%时出现强度峰值。）在 C30 混凝土中掺合料掺量在50%60%区间、矿粉掺量为 25%