矿物掺合料对水泥砂浆流动性能的影响

成 丹 毕芳华

(1.天津市市政工程设计研究院，天津 300051； 2.天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300051)



矿物掺合料对水泥砂浆流动性能的影响

成 丹1毕芳华2

(1.天津市市政工程设计研究院，天津 300051； 2.天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300051)

研究了石粉、粉煤灰的复合效应对水泥砂浆流动性能的影响，结果表明，石粉对水泥砂浆起到“分散作用”与“润滑作用”，粉煤灰亦对水泥砂浆起到“分散作用”，两者均可增强水泥砂浆的流动性，且复掺改善作用更加明显，起到了“叠加作用”。

石粉，粉煤灰，流动性

我国正处在大规模基础建设的时期，每年使用的商品混凝土量长期处在世界第一的位置。混凝土的生产给环境带来了巨大的损害，如何发展绿色能源，采用低排放的环保材料已成为大势所趋。

商品混凝土要有良好的泵送性能与自密实性能，这样才能满足各种工程的需要。保证良好的泵送性与自密实性的前提是混凝土具有较大的流动性。增加混凝土流动性的方法有掺加矿物掺合料与添加减水剂。矿物掺合料主要来源于工业废渣，使用矿物掺合料不仅节能利废，而且能显著改善混凝土的力学性能、流动性和耐久性等。

王泽云等研究表明,硅灰与磷渣复掺可减小水泥浆的塑性粘度，可显著增加混凝土的流动性。张旭研究表明，粉煤灰和矿渣的掺入，使新拌混凝土的塑性粘度值变小，工作性与和易性明显提高。将矿物掺合料磨细，其化学激发作用更加显著。郭庆伟研究表明，花岗岩、玄武岩和石英岩等掺入混凝土中，其流动度有降低趋势。

本文主要对掺入石粉、粉煤灰的水泥砂浆的流动性能进行试验研究。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

石粉：采用广西隆安瑞丰工贸有限公司生产的碳酸钙粉；粉煤灰：采用厦门弘鑫泰建材有限公司生产的一级粉煤灰，比表面积480 m2/kg，密度2.28 g/cm3；水泥：采用安徽海螺集团有限责任公司生产的P.I42.5水泥；砂：河砂，细度模数2.6，属于中砂；减水剂：湖南金华达聚羧酸减水剂，减水率30%；水：生活用水。

1.2 实验方法

按GB/T 2419—2005水泥胶砂流动度测定方法测试水泥胶砂流动度。水泥—石粉、水泥—粉煤灰、水泥—石粉—粉煤灰试件配合比见表1～表3。

表1 水泥—石粉试件配合比表

表2 水泥—粉煤灰试件配合比表

表3 水泥—石粉—粉煤灰试件配合比表

2 实验结果与分析

2.1 水泥—石粉试件流动性能

新拌砂浆流动度随石粉掺量的变化如图1所示。

图1是石粉掺量对水泥砂浆流动性能的影响情况，分析图形可以得出，水泥砂浆的流动性受石粉的掺量影响显著，其流动性随着石粉掺量的增加而增大。当石粉掺量为胶凝材料的5%时，试件流动度较纯水泥砂浆增加了2.1%，随着石粉掺量的增加，当石粉掺量为8%，10%，15%时，水泥砂浆的流动性逐渐加大，且流动性增加指数逐渐变大，其流动度较纯水泥砂浆分别增加了8.4%，16.3%和22.2%，由此可见，掺加石粉能明显提高砂浆的流动性。这是由于石粉的离子与水泥颗粒产生了静电斥力，对水泥砂浆产生了“分散作用”，从而增加了水泥砂浆的流动性；并且石粉颗粒直径较水泥颗粒小，填充在水泥颗粒之间，起到“润滑作用”。通过石粉的“分散作用”与“润滑作用”的双重效应致使水泥砂浆的流动性能明显提高。

2.2 水泥—粉煤灰试件流动性能

图2是粉煤灰掺量对水泥砂浆流动性能的影响情况，分析图形可以得出，胶砂的流动性能随着粉煤灰掺量的增加得到明显改善，当粉煤灰掺量为胶凝材料总量的5%，10%，15%时，砂浆流动度分别比基准水泥胶砂流动度增加了8.8%，18.8%和42%，与石粉相比，同等掺量的粉煤灰在改善砂浆流动性能方面效果更加突出，这主要是由于粉煤灰的三大效应所致：“形貌效应”“颗粒效应”以及“分散效应”。由于粉煤灰的形貌呈球形，在浆体中起到“轴承滚珠”的作用，而石灰石粉颗粒呈多边棱角状，所以，粉煤灰较石灰石粉提高胶砂流动度明显。

2.3 水泥—石粉—粉煤灰试件流动性能

图3为粉煤灰与石粉复掺时对胶砂流动性能影响。由图可见，当石粉掺量为8%时，随着粉煤灰掺量的增加，胶砂的流动度逐渐增大。分别掺入5%,10%,15%的粉煤灰时，胶砂流动度比单掺8%石粉分别增加了15.2%,20.5%和35.8%，比单掺5%,10%,15%的粉煤灰时分别增加了11.9%,6.8%和3%。由此可以得出，复掺石粉和粉煤灰会起到“叠加作用”，较单掺一种矿物改善作用提高。

3 结语

1)石粉可改善水泥砂浆的流动度，随石粉掺量增加其流动性逐渐增大；当石粉掺量为15%时，水泥砂浆的流动度较纯水泥砂浆增加22.2%。2)粉煤灰提高水泥砂浆的流动性能较石粉明显，当粉煤灰掺量为15%时，水泥砂浆的流动度较纯水泥砂浆增加42%。复掺石粉和粉煤灰会起到“叠加作用”，较单掺一种矿物改善作用提高。当固定石粉掺量为8%时，掺入15%的粉煤灰，其流动度较纯水泥砂浆增加46%。

[1]汪泽云,石云兴.粉体的复合效应对混凝土流动性与流变性能的影响.四川建筑科学研究,2004,3(30):105-107.

[2]张 旭.高掺量复合矿物掺合料自密实混凝土研究.重庆：重庆大学,2004.

[3]郭庆伟.岩石基矿物掺合料对水泥基胶凝材料性能影响研究.长沙：中南大学,2014.

[4]马烨红,吴笑梅,樊粤明.石灰石粉作掺合料对混凝土工作性能的影响.混凝土,2007(7):56-59.

[5]张 驰,袁晓露,周世华.矿物掺合料与高效减水剂对水泥基材料流变性能的影响.混凝土，2004(9):43-46.

On influence of mineral admixtures on flow property of cement mortar

Cheng Dan1Bi Fanghua2

(1.TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China;2.SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300051,China)

The paper researches the influence of composite effect of mountain flour and coal ash on the flowing property of the cement mortar, proves by the results that the mountain flour play the roles of dispersion and lubrication of the cement mortar while the latter also has the impact on its dispersion, indicates both of them can enhance its flow property with evident combined admixture, so it has the additive effects.

mountain flour, fly ash, flow property

1009-6825(2015)18-0121-02

2015-04-18

成 丹(1990- )，男，硕士，助理工程师； 毕芳华(1987- )，女，在读硕士

TU525

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