粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土试验研究

陈怀军 孙金鑫

(甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土试验研究

陈怀军 孙金鑫

(甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

研究了以粉煤灰、矿粉为掺合料，二者分别以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3和0∶4比例复掺自密实混凝土的工作性能、力学性能及体积稳定性能，结果表明，提高粉煤灰比例能增加拌合物的流动性能、填充性能，减小了混凝土干缩性能，矿粉比例的增加提高拌合物的粘聚力，降低了混凝土工作性能，粉煤灰、矿粉复掺有利于发挥二者的复合效应。

粉煤灰—矿粉复掺，自密实混凝土，工作性能，强度，干缩

0 引言

自密实混凝土拌合物必须具备良好的流动性、填充性及抗离析性，其胶凝材料用量比相同强度等级的普通混凝土大，如果胶凝材料仅使用水泥容易引起混凝土早期水化放热较大、硬化后混凝土收缩较大，不利于提高混凝土的耐久性和体积稳定性，因此，胶凝材料中必须大量的使用掺合料；粉煤灰、磨细矿粉由于能够改善混凝土的流动性，有利于硬化混凝土的力学性能和耐久性能，因此，常作为掺合料应用于自密实混凝土配合比中，为研究粉煤灰、矿粉复掺对自密实混凝土性能的影响，本文以粉煤灰、矿粉为掺合料(掺合料占胶凝材料质量40%)，二者分别以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3和0∶4比例复掺研究了粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土的工作性能、力学性能及体积稳定性能。

1 原材料参数

本课题自密实混凝土配合比试验中，材料选取如下：水泥：祁连山P.O52.5；碎石：(5～20)mm(临洮)；砂：永登龙泉砂场(中砂，细度模数2.9)；粉煤灰：西固热电厂Ⅱ级粉煤灰；矿粉：兰州东盛S95级矿粉；外加剂：羧酸基减水剂(重庆博锐达BRS)、消泡剂(宿州华润化工SXP)。

2 粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土配合比确定

依据国内外对于粉煤灰—矿粉复掺混凝土的研究结果，对于混凝土而言，掺合料掺量不宜超过胶凝材料40%(质量比)，在本次试验中，粉煤灰矿粉复掺质量控制为40%(质量比)，含气量控制在3%～4%。表1列出经过试验确定的5组矿粉—粉煤灰复掺自密实混凝土配合比，在所述5组配合比中，粗骨料体积含量、粉体比、水粉比、砂浆中砂率含量均符合CECS 203-2006自密实混凝土应用技术规程中关于二级自密实混凝土推荐范围。其中Z0～Z4表示配合比中，粉煤灰与矿粉质量比分别为0∶4，1∶3，2∶2，3∶1，4∶0。

表1 矿粉、粉煤灰不同比例掺配配合比 kg

3 试验结果与分析

3.1 粉煤灰—矿粉复掺后自密实混凝土工作性能

为了比较粉煤灰、矿粉以不同比例复掺自密实混凝土拌合物的工作性能，试验中测试了混凝土拌合物的坍落度,扩展度,T500,V形漏斗通过时间(s),U形箱(B型)试验填充高度差(mm)等5项性能，表2为混凝土拌合物工作性能检测结果，拌合物工作性能测试方法及测试设备与CECS 203-2006自密实混凝土应用技术规程规定一致。

表2 自密实混凝土工作性能

粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土拌合物工作性能试验结果表明：在保持自密实混凝土用水量及外加剂不变的情况下，提高粉煤灰比例有助于改善自密实混凝土拌合物的流动性能和填充性能，但当粉煤灰掺量增加到40%时(即单掺粉煤灰)，当前的配合比会出现轻微的离析及浮浆现象；配合比中提高矿粉比例增大了混凝土的粘聚性能，降低混凝土工作性能，单掺矿粉的拌合物流动性能和填充性能均不及单掺粉煤灰或粉煤灰、矿粉复掺时的配合比；粉煤灰、矿粉以不同比例复掺时，粉煤灰比例的增加能改善混凝土流动性能，但对于混凝土填充性能影响并不明显，总体上来说，粉煤灰、矿粉复掺时，混凝土拌合性能介于单掺粉煤灰和单掺矿粉之间。

3.2 粉煤灰—矿粉自密实混凝土抗压强度

为了测定自密实混凝土硬化后力学性能，试验中成型150 mm×150 mm×150 mm试件，试件成型1 d后脱模，置入标准养护室养护，试验中测定了粉煤灰、矿粉按不同比例复掺5组配合比3 d，7 d，14 d，21 d，28 d，60 d龄期混凝土抗压强度，试验依据JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程,T 0553-2005中硬化后混凝土力学性能试验方法完成；图1为粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土不同龄期的抗压强度发展曲线图。

试验结果表明：随着掺合料中粉煤灰比例的增加，自密实混凝土早期抗压强度有降低的趋势，但在60 d龄期时，单掺粉煤灰的混凝土抗压强度略高于单掺矿粉及粉煤灰与矿粉复掺时的强度；单掺矿粉时的早期混凝土强度(28 d前)高于粉煤灰矿粉复掺及粉煤灰单掺时的强度；当粉煤灰、矿粉复掺时，自密实混凝土不同龄期的抗压强度基本上介于单掺粉煤灰和单掺矿粉之间。

3.3 粉煤灰—矿粉自密实混凝土弹性模量

为了测定粉煤灰—矿粉自密实混凝土静力弹性模量，试验中成型150 mm×150 mm×300 mm试件，试件成型1 d后脱模，置入标准养护室养护，试验中测定了粉煤灰、矿粉按不同比例复掺5组配合比3 d，7 d，14 d，28 d，60 d龄期的静力弹性模量，试验依据JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程,T 0555-2005水泥混凝土棱柱体轴心抗压强度试验方法完成，图2为粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土不同龄期静力弹性模量发展曲线图。

试验结果表明，对于粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土，其弹性模量与抗压强度相关，弹性模量的增长趋势也与强度增长趋势相同，当粉煤灰、矿粉复掺时，自密实混凝土不同龄期的静力弹性模量基本上介于单掺粉煤灰和单掺矿粉之间。

3.4 粉煤灰—矿粉自密实混凝土体积稳定性

在测试混凝土干缩性能试验时，采用100 mm×100 mm×515 mm 的棱柱体试件，试件成型后 24 h脱模，在标准养护室养护1 d，随后移入温度为 20 ℃±2 ℃，湿度为 60%±5%的恒温恒湿室中，试验中测试了粉煤灰、矿粉按不同比例复掺5组配合比1 d，3 d，7 d，14 d，28 d，60 d，90 d混凝土干缩率，试验依据JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程，T 0566-2005水泥混凝土干缩性能试验方法完成，图3为粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土干缩率发展曲线图。

从试验结果可以看出，单掺粉煤灰的自密实混凝土干缩最小，单掺矿粉的自密实混凝土干缩最大，当粉煤灰矿粉以1∶3，2∶2，3∶1掺配时，自密实混凝土干缩率较为接近，干缩率介于单掺粉煤灰和单掺矿粉之间；总体上来说，对于粉煤灰—矿粉复掺自密实混凝土，粉煤灰比例增加，有助于减小自密实混凝土干缩，矿粉比例的增加，会增大自密实混凝土干缩性能。

4 结语

粉煤灰—矿粉以不同比例复掺自密实混凝土配合比试验(胶凝材料中掺合料占质量40%，粉煤灰—矿粉以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3，0∶4比例复掺)结果表明：

1)随着粉煤灰比例的增加，自密实混凝土拌合物流动性能、填充性能均有不同程度的提高；矿粉比例的增加有利于增加混凝土拌合物粘聚力，但会降低拌合物的流动性能和填充性能；

2)混凝土强度及弹性模量试验表明，粉煤灰比例增加，自密实混凝土早期强度较低，但后期强度提高较快，矿粉掺量的增加，有利于提高混凝土的早期强度，但在自密实混凝土60 d龄期时，几种配合比的强度较为接近，其中单掺粉煤灰强度略高于其他配合比强度；

3)在混凝土体积稳定方面，粉煤灰比例的增加，有利于减小混凝土干缩，而矿粉比例增加会增大混凝土干缩；

4)在粉煤灰矿粉复掺时，自密实混凝土的工作性能、强度及干缩率均介于单掺粉煤灰和单掺矿粉之间，表明矿粉与粉煤灰复掺能发挥二者的复合效应，有利于优化自密实混凝土性能。

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Mixing with mineral power and fly ash self-compacting concrete experiment research

CHEN Huai-jun SUN Jin-xin

(GansuTransportationInstituteCorporation,Lanzhou730000，China)

The workability, mechanical properties and volume stability of the self-compacting concrete, which the fly ash and mineral powder as admixture， mixed in different proportion(respectively by 4∶0,3∶1,2∶2,1∶3,0∶4)， has been test, the experiment show that the increase ratio of fly ash can increase the flow of the mixture performance, filling performance, reduced the dry shrinkage of concrete performance, the increase of the mineral powder proportion, improve the cohesive force of mixture, reduces the working performance of concrete, fly ash and mineral powder is beneficial to exert the double mixing composite effect.

mixing with mineral power and fly ash， self-compacting concrete， working performance, strength, shrinkage

1009-6825(2014)28-0123-02

2014-07-18

陈怀军(1980- )，男，硕士，工程师； 孙金鑫(1986- )，男，助理工程师

TU528

A