摻粉煤灰和礦粉的混凝土配合比優(yōu)化

摻粉煤灰和礦粉的混凝土配合比優(yōu)化粉煤灰是一種工業(yè)廢料，從微觀結(jié)構(gòu)上看具有潛在的火山灰活性物質(zhì)，可取代部分水泥并與水泥進(jìn)行二次水化反應(yīng)，有效地降低了混凝土水化熱反應(yīng)的放熱峰值與反應(yīng)速率，并有效地提高了混凝土的拌合物性能，可以應(yīng)用于建材工業(yè)市場(chǎng)。從研究大摻量粉煤的意義來(lái)看，它將高性能混凝土與低水泥環(huán)保型混凝土的開拓相結(jié)合，對(duì)于走綠色建材、新型建材的道路具有重要意義。大摻量粉煤灰混凝土，將粉煤灰大量單摻于混凝土中，會(huì)使混凝土自身具有前期強(qiáng)度低、需水量大等缺點(diǎn)。本次研究特引入礦粉同時(shí)作為摻合料，利用礦粉與粉煤灰雙摻的復(fù)合效應(yīng)、堆積密度效應(yīng)、微集料填充效應(yīng)，從而改善拌合物性能，提高粉煤灰的利用率。通過(guò)水泥膠砂試驗(yàn)調(diào)整摻合料摻量，以河北建設(shè)集團(tuán)混凝土分公司多年實(shí)踐C30普通雙摻混凝土配合比為基準(zhǔn)，對(duì)大摻量粉煤灰混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。1試驗(yàn)過(guò)程1.1原材料（1） 水泥（C）：選用順平曲寨PO42.5水泥，主要性能指標(biāo)見表1。（2） 粉煤灰（F）：選用保定大唐II級(jí)粉煤灰，主要性能指標(biāo)見表2。（3） 礦粉（K）：選用保定乾華建材S95級(jí)礦粉，主要性能指標(biāo)見表3。表1水泥的物理性能指標(biāo)凝結(jié)時(shí)間(也逍標(biāo)桐用抗折強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)比表面積(m2/kg)初攝終攝水?(%)3d28d3d28d152 21827.85.9 9.127.9 47.0364表2粉煤灰基本性能細(xì)度(％)需水屋〔％) 茶酷性(％) 燒失量堡)9.3105757.5表3礦粉基本性能抗壓強(qiáng)度比(％)比表面積流動(dòng)度比燒失屋7d28d(tn2Zkg)㈣頃79954381011.1表4聚蔑酸外加劑基本性能減水率 凝結(jié)時(shí)間差(mm) 抗壓強(qiáng)度比(覽)㈣初攝3d7d2S.：125117124160142136 4-_.垣聚羧酸外加劑(A):保定慕湖恒源新型建材有限公司，主要性能見表4。石子(G)：本試驗(yàn)采用5?25mm天然卵碎石，級(jí)配良好,含泥0.4%,泥塊含量0.2%，針片狀顆粒5%,表觀密度2670kg/m3,堆積密度1570kg/m3。砂子(S)：滿城天然砂，細(xì)度模數(shù)2.8，級(jí)配良好，含泥1.8%，泥塊含量0.2%，表觀密度2720kg/m3，堆積密度1560kg/m3。1.2膠砂試驗(yàn)根據(jù)GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》，采用表5的配合比。共設(shè)計(jì)21組試塊，試件的制作與養(yǎng)護(hù)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

表5單摻粉煤灰或礦粉膠砂試驗(yàn)揍型與強(qiáng)度編號(hào)水泥(kgAn3)停合料停量(餉)粉煤齡航礦粉(k^)-杭折強(qiáng)度CMPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)28.:160d90d2§.：160d90dSpOl450.000.0—9.19.69.847.048.2凝：.5SpU2427.5522.5—3.69.39.545.049.552.0Sp03405.01045.0—2.5s.y9.643.549.152.6SpO4382.51567.5—3.2S.89.842.152.155.8Sp05360.02090.0—3.49.310.340.052.054.0Sp06337J25112.5—7.7S.810.040.051.353.2Sp07315.030135.0—3.99.610.539.150.052.0SpUS292.5笑157.5—8.08.79.53S.246.§坐.：W：SpO?270.040180.0—6.9§.09.333.539.042.4SplO247.545202.5—7.48.29.133.439.744.0Spll225.050225.0—6.56.66.825.133.9■Cl.7Spl2427.5j—22.59.1S.88.747.250.552.0Spl3405.010—45.08.78.27.846.150.951.7Spl415—67.52.57.77.145.552.355.9Spl5360.020—90.0g.gg.l7.645.453.960.0Spl6337.525—112.59.48.78.144.155.461.2Spl7315.030—135.09.18.47.842.153.259.3SplS292.5笑—157.58.1g.lS.343.050.757.6Spl?270.040—180.02.57.77.643.250.353.0Sp20247.545—202.58.78.53.541.146.551.2Sp21225.050—225.08.88.57.440.745J49.4粉煤灰法量(％) 粉煤灰:掇量堡) ...,rz.'.-■■■-心圖1粉煤灰不同摻堇的試體抗折強(qiáng)度對(duì)比 圖2粉煤灰不同摻重的試體抗壓強(qiáng)度對(duì)氐’為了直觀分析單摻摻合料II級(jí)粉煤灰和S95礦粉摻量對(duì)膠砂28d、60d、90d抗壓強(qiáng)度影響，將數(shù)據(jù)繪制成圖1?4。

'I 1I1I 1'I 1I1I 1I FI 1I 'I 1I 1I 1I *I劉S Id1& 20 2& 30 35叫4S5C做礦粉tttl：；%)圖3礦粉不同摻重的試體抗折強(qiáng)度對(duì)比$.4立Q.a$4-J.Qa.aq衰dva期整底虹-B-ssd礦粉椎量堡）圖4礦粉不同摻重的試體抗壓螢度掘由表5和圖1、圖3可以看出：?jiǎn)螕椒勖夯铱拐蹚?qiáng)度隨著齡期時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，抗折強(qiáng)度峰值出現(xiàn)在30%?35%之間；單摻礦粉的抗折強(qiáng)度卻隨著齡期時(shí)間采用了如表6配合比，其中D0為常用普通混凝土配合比?；炷列阅芙Y(jié)果見表6和圖5?8。2配合比適配結(jié)果分析理論上礦粉的作用機(jī)理是參與二次水化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中吸收大量的CH晶體，使水泥石與骨料界面粘結(jié)程度及水泥漿體的細(xì)部結(jié)構(gòu)得到改善，提高混凝土的密實(shí)性。雖然混凝土中摻加礦粉會(huì)降低前期強(qiáng)度，但影響程度并不大，且后期強(qiáng)度也會(huì)有所增長(zhǎng)。而粉煤灰做為工業(yè)廢料主要由大量表面光滑的球狀玻璃體組成，可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。由于粉煤灰的水化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥熟料，有效的降低了混凝土的水化熱，適用于大體積混凝土，同時(shí)摻加粉煤灰后混凝土的早期強(qiáng)度低于普通混凝土，且粉煤灰摻量越高早期強(qiáng)度越低。礦粉和粉煤灰的雙摻不只是簡(jiǎn)單的混合，而是有意識(shí)的使兩種混合材料取長(zhǎng)補(bǔ)短，在強(qiáng)度上產(chǎn)生一定的互補(bǔ)作用，體現(xiàn)

出單摻所不具備的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)單摻粉煤灰早期強(qiáng)度低的缺陷。表6大揍重粉煤灰C30混凝土配合■比及性能結(jié)果編號(hào)C:F:K:S:G:A:WF/B顯K-B承)復(fù)合掾1(%)坍落度i'min)狀態(tài)?3d7.：1抗壓強(qiáng)度(MPa)60d90d14d2§dA11.00:0.60:0.40:4.39:5.68:0.040:1.00302050190良好11.520.926.132.936.93§.6A21.00:0.78:0.44:4.88:6.31:0.047:1.11352055190良好13.221.123.431.435.537.6A31.00:1.00:0.50:5.497.10:0.055A.25<12060ISO祕(mì)水12.318.824.131.035.536.5B11.00:0.50:0.50:4.39.68:0.038:1.00252550200度好12.423.331.336.539.544.6B21.00:0.67:0.56:4.88:6.31:0.044:1.11302555190度好12.121.230.335.73S.743.5B31.00:1.14:0.71:6.27:8.11:0.057:1.433525601§0良好10.018.323.732.038.341.§C11.00:0.40:0.60:4.39:5.6§:0.036:1.00203050210良好15.223.834.138.842.345.9C21.00:0.56:0.67:4.88:6.31:0.040:1.11253055210良好16.022.131.237.940.044.5C31.00:0.75:0.75:5.49:7.10:0.060:1.2530306020011.220.928.634.341.3EDO1.00:0.23:0.31:3.38:4.37:0.038:0.77152030210良好15.324.535.438.841.143.0由表6可以看出：在選定的礦粉摻量為20%、25%、30%時(shí)，粉煤灰的摻量為20%、25%、30%、35%、40%，總摻量為50%、55%、60%。齡期圖5棒含料50%的混凝土抗壓強(qiáng)度酸期圖6摻合料55%的混凝土抗壓強(qiáng)度UPLI邑史哩凹豎揍合料60師的混凝土抗壓冏度渝PL.S期驊田豎7岳&己堡吧凹蝦齡期圖5棒含料50%的混凝土抗壓強(qiáng)度酸期圖6摻合料55%的混凝土抗壓強(qiáng)度UPLI邑史哩凹豎揍合料60師的混凝土抗壓冏度渝PL.S期驊田豎7岳&己堡吧凹蝦6Cd接期圖9B組不同粉煤灰摻堇齡期強(qiáng)度圖圖5?10當(dāng)?shù)V粉摻量相同時(shí)（A1A2A3、B1B2B3、C1C2C3）,粉煤灰每多取代水泥5%,相同齡期強(qiáng)度值都有所下降，而90d強(qiáng)度下降值在2.4%?2.9%。在總摻合料摻量相同時(shí)（A1B1C1、A2B2C2、A3B3C3）,每當(dāng)?shù)V粉增加5%、粉煤灰減少5%,齡期強(qiáng)度值呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。雖然試驗(yàn)批次28d強(qiáng)度普遍低于普通混凝土齡期強(qiáng)度，但由于二次水化反應(yīng)的存在，28d到60d和90d混凝土強(qiáng)度還有一定程度的增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)速度超過(guò)了普通混凝土，甚至60d或90d強(qiáng)度超過(guò)了普通混凝土強(qiáng)度，從試驗(yàn)可以得出結(jié)論配合比可以滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。3結(jié)論膠砂單摻試驗(yàn)說(shuō)明粉煤灰與礦粉的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)周期較長(zhǎng)