王敏，劉天云，白航，劉超，董晨光，史偉

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710100）

隨著國(guó)家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，直接導(dǎo)致商砼企業(yè)混凝土所需的水泥、粉煤灰、礦粉等原材料產(chǎn)量受到了限制，原材料供應(yīng)緊張[1]。部分廠家將劣質(zhì)的原材料進(jìn)行粉磨加工，以次充好，改變了原材料的物理形態(tài)及化學(xué)性質(zhì)，直接影響混凝土的工作性能和力學(xué)性能，加大混凝土施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。

商砼企業(yè)技術(shù)人員在設(shè)計(jì)混凝土配合比無詳細(xì)數(shù)據(jù)作為參考，摻合料選用往往是根據(jù)“所謂的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)”，配合比的科學(xué)性、合理性無法評(píng)價(jià)。而面對(duì)復(fù)雜多變及日益惡化的原材料，研究粉煤灰、粒化高爐礦渣粉的各項(xiàng)理化性能，探索對(duì)混凝土的力學(xué)性能、耐久性等影響因素，確定摻合料用量的最佳范圍[4-8]，設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的配合比，并針對(duì)摻合料性能的變化形成完整的配合比庫(kù)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有非常重要的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

（1）水泥：聲威 P·O42.5 級(jí)，3d 抗壓強(qiáng)度30.6MPa，28d 抗壓強(qiáng)度 48.9 MPa。

（2）粉煤灰：華能電廠Ⅱ級(jí)，含水量 0.1%，細(xì)度18.6%，需水量比 99%。

（3）礦粉：大唐 S95 級(jí)，含水量 0.1%，密度2.88g/cm3，7d 活性指數(shù) 81%，28d 活性指數(shù) 98%。

（4）粗集料：碎石，其性能指標(biāo)見表 1。

表1 碎石性能指標(biāo)

（5）細(xì)集料：河砂，其性能指標(biāo)見表 2。

1.2 試驗(yàn)方法

表2 河砂性能指標(biāo)

（1）膠砂流動(dòng)度：試件尺寸 40mm×40mm×160mm，參照 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試；

（2）抗壓強(qiáng)度：試件尺寸 100mm×100mm×100mm，參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試；

（3）抗氯離子滲透性能：CABR-BSY 型混凝土智能真空保水儀和 CABR-RCMP6 混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)&電通量測(cè)定儀，通過混凝土試件的電通量來反映混凝土抗氯離子滲透性能試驗(yàn)方法，參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料膠砂試驗(yàn)

探討粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料增大時(shí)對(duì)強(qiáng)度有無影響，進(jìn)行膠砂試驗(yàn)。在膠砂試驗(yàn)中，粉煤灰—礦粉摻合料取代不同比例的水泥后對(duì)膠砂試塊早期、標(biāo)準(zhǔn)、后期抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響。粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料的膠砂試塊配合比如表 3，膠砂試塊 7d 和 28d 抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度對(duì)比如圖 1～4。

從圖 1～4 可以看出，粉煤灰—礦粉摻合料取代不同比例的水泥后對(duì)膠砂試塊隨著齡期的增加，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度逐漸增大，這是因?yàn)榈V物摻合料的優(yōu)勢(shì)逐漸顯露出來，使得膠砂整體更加密實(shí)，促進(jìn)了試塊后期強(qiáng)度的提升。膠凝材料不變，隨著粉煤灰摻量的增大，礦粉摻量的減少，抗折強(qiáng)度降低，抗壓強(qiáng)度先增后減的趨勢(shì)（除粉煤灰—礦粉摻量 40%）。粉煤灰與礦粉摻量復(fù)合摻量時(shí)，粉煤灰摻量 20%～30% 時(shí)，膠砂試塊強(qiáng)度有最大變化；粉煤灰—礦粉摻量復(fù)合摻合料取代量為45%～50% 時(shí)，比純水泥膠砂試塊強(qiáng)度提高了，28d 強(qiáng)度更明顯，因此有利于后期選擇最佳摻料配比。

表3 膠砂試塊試驗(yàn)配合比及性能

圖1 復(fù)合摻合料摻量 55% 膠砂強(qiáng)度圖

2.2 粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料混凝土強(qiáng)度對(duì)比

粉煤灰—礦粉膠砂試驗(yàn)表明粉煤灰摻量 20%～ 30%時(shí)，摻合料的激發(fā)，表現(xiàn)出來的膠砂強(qiáng)度差異較好，有利于混凝土粉煤灰復(fù)合摻料的優(yōu)選。粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料的混凝土配合比如表 4，混凝土的抗壓強(qiáng)度結(jié)果見圖 5、圖 6。

圖2 復(fù)合摻合料摻量 50% 膠砂強(qiáng)度圖

從表 4 和圖 5、6 可以看出，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)增加，粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料混凝土的 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度成規(guī)律性提高；在混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí)，粉煤灰—礦粉摻量 50%（其中粉煤灰摻量 20%，礦粉摻量30%），7d 和 28d 強(qiáng)度顯著高于粉煤灰—礦粉其它摻量。這是因?yàn)椋海?）粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料的微觀形貌決定的，尤其粉煤灰具有球形形態(tài)，表面光滑，球形顆?？梢云鸬綕L珠作用減少顆粒間的摩擦；（2）當(dāng)加入摻合料時(shí)，膠凝材料發(fā)生變化，改變了粉料體系的微粒級(jí)配，形成了孔隙填充上的互補(bǔ)，促進(jìn)了混凝土水化進(jìn)程，從而使混凝土強(qiáng)度提高。

圖3 復(fù)合摻合料摻量 45% 膠砂強(qiáng)度圖

圖4 復(fù)合摻合料摻量 40% 膠砂強(qiáng)度圖

表4 復(fù)合摻合料混凝土配合比及強(qiáng)度結(jié)果

2.3 混凝土抗氯離子滲透試驗(yàn)（電通量法）

對(duì)粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料混凝土的試驗(yàn)，當(dāng)摻量合適時(shí)，會(huì)激發(fā)混凝土早期強(qiáng)度，一般來說礦物摻合料使混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)，因此探究摻合料對(duì)混凝土的耐久性有無負(fù)面影響，做抗氯離子滲透試驗(yàn)測(cè)試混凝土耐久性。試件直徑為 100mm、高度 50mm 的圓柱體，試件養(yǎng)護(hù)到齡期 28d。粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料的混凝土配合比如表 5，混凝土不同齡期抗氯離子滲透電通量結(jié)果如圖 7 所示。

從圖 7 可知，C40 混凝土隨著齡期的增大，抗氯離子滲透電通量逐漸降低，當(dāng)齡期≥28d，混凝土抗氯離子滲透電通量逐漸平緩；混凝土摻合料取代率影響混凝土抵抗氯離子滲透影響，當(dāng)粉煤灰—礦粉取代率為 50%時(shí)，效果最好。摻合料的使用可以改善混凝土的耐久性能。

圖5 不同混凝土強(qiáng)度等級(jí) 7d 強(qiáng)度變化

圖6 不同混凝土強(qiáng)度等級(jí) 28d 強(qiáng)度變化

表5 復(fù)合摻合料混凝土配合比及抗氯離子性能結(jié)果

圖7 混凝土不同齡期抗氯離子滲透電通量

3 結(jié)論

以粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料，通過膠砂、混凝土試配和抗氯離子滲透電通量法的試驗(yàn)，復(fù)合摻合料對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久有影響，結(jié)論如下：

（1）粉煤灰與礦粉摻量復(fù)合摻量膠砂試驗(yàn)時(shí)，粉煤灰最佳摻量是 20%～30%，粉煤灰—礦粉摻量復(fù)合摻合料取代量為 45%～50%。

（2）粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料混凝土只要復(fù)合摻合料配比合適，后期強(qiáng)度可有顯著的提高，復(fù)合摻合料最佳的摻量是 50%（其中粉煤灰 20%，礦粉 30%）。

（3）混凝土的齡期 28d 抗氯離子滲透趨于穩(wěn)定，隨著粉煤灰—礦粉復(fù)合摻合料的增加混凝土的抗氯離子滲透能力有明顯的改善。