矿粉和粉煤灰双掺用于配制混凝土的价值分析

孙和平

（中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡 721000）

1 矿粉和粉煤灰双掺的试验

粉煤灰主要从电厂回收，并广泛应用在混凝土工程中。矿粉主要是将炼铁炉浮于铁水表面上的熔渣进行相应的处理再加工制成。两者都可以提升混凝土的后期强度，并提升抗渗性能。另外，添加矿粉和粉煤灰还能减少混凝土的泌水性，提高改善混凝土的和易性，降低了水化热的现象。

通过以C30混凝土为例进行分析，对矿粉和粉煤灰添加的掺量进行调整，然后设计出不同配比下混凝土的性能。试验使用的原料如下：

（1）P·O42.5普通硅酸盐水泥。

（2）S95级矿粉，烧失量1.3%，比表面积406m2/kg，流动度比108%，活性指数：7d为75%，28d为102%。

（3）Ⅱ级粉煤灰，细度17.6%，需水量比99%，烧失量2.6%。

（4）人工砂，总压碎值13.5%，细度模数2.9。

（5）5～31.5mm连续级配碎石，压碎值7.1%，针片状含量6.7%。

（6）高效缓凝型减水剂。

2 混凝配合比设计分析

依据相关规定《普通混凝土配合比设计规程》设计配比，如下表1，为分析不同添加量的矿粉和粉煤灰所表现出的实际效果，除矿粉、粉煤灰的添加量改变外，其他材料均保持不变，以此来分析其对混凝土的性能影响。

3 不同添加量的试验结果分析

下表2显示为添加不同的配比试验结果。

表1 混凝土配合比

表2 不同掺量的试验结果

（1）矿粉、粉媒灰对工作性能的影响分析。表2的结果显示，与基准混凝土相比，只添加矿粉的混凝土坍落度提高，此是由于矿粉的颗粒为球状，并且表面光滑不易吸附水，进而导致坍落度提高；但矿粉比水泥细小，进而会填充水泥颗粒空隙，降低水泥颗粒的摩擦，促进水泥颗粒间自由水的释放，进而增加了流动性，由此形成一种微集料的效应。但伴着矿粉的添加量提高，进而增加了混凝土黏性，当超出30%的添加量时的坍落度还始降低，而且伴随矿粉的添加量提高，混凝土凝结的时间不断地增加。而只添加粉煤灰时，混凝土的坍落度和只添加矿粉时基本一致。而同时是矿粉和粉煤灰时，添加矿粉或粉煤灰的坍落度显著提升。此主要是矿粉和粉煤灰之间的互补作用。矿粉可以对混凝土起到增塑的作用，进而降低混凝土坍落度的损失。而粉煤灰则发挥自身形态的效应，降低了拌和物黏性，由此降低了泵送时的阻力。另外，矿粉与粉煤灰通过吸附高效减水剂而形成了一种双电层，进而促使粒子间产生较强的排斥力，进而帮助水泥分散。

（2）矿粉、粉媒灰对力学性能的影响分析。从上表2抗压的强度结果显示，当单一添加矿粉和粉媒灰时，早期的强度要比基准的配比低下，而粉煤灰则表现得更低。但伴随添加量的提高，单一的添加抗压的强度更低。此多是由于单一使用矿粉或粉煤灰减少了水泥用量，因此水泥早期的水化物也降低了，而矿粉和粉煤灰水化的条件则严重不足。只添加矿粉时，而且添加量控制低于30%时，28d的混凝土强度比标准要低，但在60d后的强度显示高于标准；而只添加粉煤灰时，并且添加量控制低于25%时，28d的强度也低于标准，但60d时和标准基本接近。当矿粉、粉煤灰同时添加时，前期和后期的混凝土强度均高于单一添加。主要是由于只添加粉煤灰时，无法发挥火山灰效应，进而导致颗粒间和界面粘结不牢，由此降低早期的强度。当矿粉、粉煤灰同时添加时，两者之间起到互补的作用，并改善了胶凝物质，降低了氢氧化钙的含量，提升了致密性，进而最终提高混凝土的强度。从试验结果表明，矿粉添加15%、粉媒灰添加15%时的混凝土表现出的抗压强度效果最好。

（3）矿粉、粉媒灰对抗渗性能的影响分析。混凝土密实的程度和混凝土耐久具有密切的关联，而抗渗则可以理解成密实的程度。当混凝土表现不密实时，水分和其他的液体对其造成侵入，进而导致耐久性低下，从表2的结果显示，单掺和双掺时均可以提升抗渗的性能，但双掺的效果更好，可以发挥微细集料填充和火山灰的各种效应，进而生成结晶水化产物填充孔隙，便抗渗的等级提升。

4 结语

通过添加矿粉和粉煤灰替代了一部分水泥的用量，但提高了混凝的后期强度，增加了混凝土流动性，但矿粉和粉煤灰的添加量不能过大，过大会降低流动性和降低强度。矿粉与粉煤灰存在一定的互补使用，在相同添加量下的混凝土坍落度和抗渗性以及抗压强等均高于单掺，两者的添加量均是15%时效果最佳。另外，矿粉与粉煤灰均工业产生的废料，价格便宜，而且还减少了水泥的用量，因此具有显著经济性和环保作用。