摻不同混合材對水泥混凝土及外加劑性能影響的探討

高延金 徐元勛

摘要：隨著單摻或復摻（粉煤灰＋礦粉）混合材摻量的增大，水泥及混凝土的凝結時間延長，細磨礦粉比粉煤灰和易性、與外加劑適應性都較好。水泥與混凝土的早期強度都不同程度的下降，礦渣對水泥的強度影響較小，摻粉煤灰對水泥強度影響較大。

關鍵詞：水泥；礦粉；粉煤灰；混凝土；外加劑

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

0前言

針對使用量較大的粉煤灰、礦渣等混合材不同摻量對水泥、混凝土性能影響以及與外加價的適應性進行了試驗研究，對優化水泥混合材配比、改善水泥及混凝土性能提供參考。我們對礦粉單摻、粉煤灰單摻、礦粉、粉煤灰復摻試驗以及與外加劑適應性等試驗，并進行了分析總結如下。

1.試驗用材料與試驗方法、儀器

1.1試驗材料

1.1.1水泥：PI 52.5硅酸鹽水泥，試驗小磨制備比表面積362m2/kg

1.1.2 混合材

1.1.2.1礦粉：小磨制備比表面積413m2/kg

1.1.2.2 粉煤灰：小磨制備比表面積451m2/kg

1.1.3 外加劑：七星巖高效減水劑FDN

1.1.4 砂：細度模數2.8

1.1.5石子：5～31.5連續級配

1.2配制試驗水泥樣品

在PI型硅酸鹽水泥中摻入不同種類、不同配比的混合材（見下表）

編號 單摻試驗 編號 復摻試驗

PI% 礦渣% 粉煤灰% PI% 礦渣% 粉煤灰%

P 100 0 0 KF-1 50 40 10

K-1 90 10 0 KF-2 50 35 15

K-2 85 15 0 KF-3 50 30 20

K-3 80 20 0 KF-4 50 25 25

K-4 75 25 0 KF-5 50 20 30

K-5 70 30 0 KF-6 50 15 35

K-6 65 35 0 復摻外加劑試驗

K-7 60 40 0 編號 PI% 礦渣% 粉煤灰% 外加劑%

K-8 55 45 0 KF/-1 50 40 10 0.8

K-9 50 50 0 KF/-2 50 35 15 0.8

F-1 90 0 10 KF/-3 50 30 20 0.7

F-2 85 0 15 KF/-4 50 25 25 0.7

F-3 80 0 20 KF/-5 50 20 30 0.7

F-4 75 0 25 KF/-6 50 15 35 0.7

F-5 70 0 30 / / / / /

F-6 65 0 35 / / / / /

F-6/ 65 0 35（未粉磨） / / / / /

1.3 試驗方法、儀器

1.3.1水泥標準稠度用水量、凝結時間的測定按現行GB1346進行。水泥膠砂試體試驗按現行GB17671（ISO法）進行。

1.3.1試驗用儀器設備：Ф500mm×500mm標準試驗磨、凈漿攪拌機、膠砂攪拌機、振實臺、抗折試驗機、水泥抗壓試驗機等。

2.水泥膠砂試驗

2.1試驗數據見下表

項目

編號 初凝

h：min 終凝

h：min 標稠用

水量% 安定性 抗折強度(MPa) 抗壓強度(MPa) R3～R28增長值(MPa) R3/R28

（%） 抗壓強度比（%）

3d 28d 3d 28d R/3/R3(%) R/28/R28(%)

PI 2：24 3：27 24.0 合格 5.7 8.9 31.4 53.5 22.1 59 100 100

K-1 2：34 3：29 25.2 合格 6.1 8.3 30.3 50.6 20.3 60 96 95

K-3 2：58 4：00 25.6 合格 5.5 7.4 27.1 47.9 20.8 57 86 90

K-5 2：43 3：39 25.0 合格 5.5 7.8 25.0 48.4 23.4 52 80 90

F-1 2：31 3：27 26.4 合格 5.2 8.1 26.9 47.8 20.9 56 86 89

F-3 2：46 3：43 27.0 合格 5.2 8.5 25.5 47.0 21.5 54 81 88

F-5 3：34 4：44 28.4 合格 4.2 6.9 19.8 39.1 19.3 51 63 73

KF-1 3：30 4：36 25.8 合格 3.3 7.2 15.4 39.3 23.9 39 49 73

KF-2 3：33 4：46 26.4 合格 3.5 7.7 16.2 36.8 20.6 44 52 69

KF-3 3：26 4：37 26.6 合格 3.5 7.6 16.0 36.4 20.4 44 51 68

KF-4 3：56 4：05 26.8 合格 3.4 7.4 15.4 34.4 19.0 45 49 64

KF-5 4：05 5：30 27.4 合格 3.4 6.7 14.7 34.9 20.2 42 47 65

注：R3～R28增長值：3d～28d抗壓強度增長值；

R3/R28：3d抗壓強度與28d抗壓強度比值；

R/3/R3：試驗樣品3d抗壓強度與基準樣品3d抗壓強度比值；

R/28/R28：試驗樣品3d抗壓強度與基準樣品3d抗壓強度比值。

2.2水泥膠砂試驗情況分析

2.2.1凝結時間

從上表可以看出：摻入礦粉水泥的初凝、終凝時間較基準樣延長約30min；摻入粉煤灰水泥的初凝、終凝時間較基準樣延長約70min；復摻水泥的初凝、終凝時間較基準樣延長約90～120min。

由此可得出：一般情況下隨著混合材摻量的增大，水泥的初凝、終凝時間相對延長。

2.2.2需水量

水泥中在加入礦粉后與基準樣品比較，水泥的需水量基本持平；加入粉煤灰后隨著粉煤灰摻量的增大需水量而增加；在復摻試驗中水泥的需水量也是隨煤灰摻量的增大而增加。

由此可得出：磨細礦粉摻量的增加對需水量影響不大。磨細粉煤灰及復摻時對水泥的需水量都是隨煤灰摻量的增大而增加。

2.2.3強度

與基準樣品比較，加入礦渣、粉煤灰等混合材后水泥的3d、28d強度都不同程度的下降。在單摻試驗中，摻礦粉對水泥的強度影響較??；摻粉煤灰對水泥強度影響較大，隨著混合材摻量的增大，水泥的3d、28d強度越低，但后期增進率高。

3混凝土試驗

3.1混凝土試驗用配合比

3.1.1單摻及復摻混合材試驗配合比

膠凝材料 砂 碎石 水

372 677 1204 197

1 1.82 3.23 0.53

3.1.2外加劑試驗配合比

編號 膠凝材料 砂 碎石 水 外加劑%

KF/-1 372 677 1204 153 0.8

1 1.82 3.23 0.41

KF/-2 372 677 1204 153 0.8

1 1.82 3.23 0.41

KF/-3 372 677 1204 153 0.7

1 1.82 3.23 0.41

KF/-4 372 677 1204 153 0.7

1 1.82 3.23 0.41

KF/-5 372 677 1204 153 0.7

1 1.82 3.23 0.41

KF/-6 372 677 1204 153 0.7

1 1.82 3.23 0.41

3.2試驗情況及分析

3.2.1試驗數據（見附表）

3.2.2.1坍落度分析

從試驗數據可知：

a 加入礦粉的混凝土拌合物較粉煤灰和易性好，坍落度隨著摻量的增加而增大，而秘水性差；

b 摻入粉煤灰混凝土拌合較礦粉和易性差，隨著摻量的增加而增大，當加入粉煤灰后則混凝土拌合物需水量增加，而保水性好。

c F-6較其它摻粉煤灰的混凝土拌合物坍落度高，F-6摻粉煤灰未經過細磨，未破壞粉煤灰的珠狀顆粒，表面較光滑，在各種集料之間起著滾珠作用，潤滑集料表面，從而改善水泥漿體的流動性。

d 加入礦粉與外加劑適應性較粉煤灰混凝土拌合物性能好些。

3.2.2.2強度分析

a礦粉單摻

摻礦粉的樣品3d、7d抗壓強度與基準樣品的抗壓強度相比持平或略有下降，總的趨勢是隨著礦粉的摻量增大而下降，但是K-1～K-7的28d強度與基準樣品強度比較持平或略有增長。K-5編號樣品與基準樣品抗壓強度比3d為79%，28d達到104%。

b粉煤灰單摻

摻粉煤灰的樣品3d、7d抗壓強度與基準樣品3d、7d抗壓強度相比較，都有不同程度降低，總的趨勢是隨著粉煤灰的摻量增大而降低。當粉煤灰摻量在25%以內時其28d強度與基準樣品比較略低或持平。

c摻合料復摻

隨礦粉摻量的減少、粉煤灰摻量的增大，混凝土的3d、7d強度呈下降趨勢，28d抗壓強度可以基本持平。

4 結束語

4.1單摻礦粉、粉煤灰及其復摻隨著摻量的增加對水泥、混凝土的拌和物性能有不同程度的影響，細磨礦粉比粉煤灰的需水量小、和易性好、與外加劑的適應性好，但泌水大。

4.2單摻礦粉、粉煤灰及復其摻隨著摻量的增加對水泥、混凝土的力學性能都有影響，在混凝土中加入適量礦粉對其早期強度有所降低，但對后期強度有一定的貢獻。加入粉煤灰對其早期強度降低較大，后期強度增進率低于礦粉。在復摻時還可適量增加粉煤灰的摻量，對混凝土28d抗壓強度降低但影響不很大。

4.3礦粉、粉煤灰二者復摻使用兼顧混凝土早期強度與后期強度，混凝土的早期強度呈下降趨勢，后期抗壓強度基本持平。

5 參考文獻

5.1 馮乃謙等《新實用混凝土大全》，科學出版社。

5.2 隋同波、文寨軍、王晶《水泥品種與性能》，化學工業出版社。

5.3JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》。

附表 混凝土試驗數據

編號 坍落度

（mm） 泌水

(%) 抗壓強度MPa 3～28d抗壓強度增長值(MPa) 7～28d抗壓強度增長值(MPa) R3抗壓強度

增長率% R7抗壓強度

增長率% 抗壓強度比（%）

3d 7d 28d R/3/R3 R/7/R7 R/28/R28

PI 75 無 26.6 33.4 38.4 11.8 5 69 87 100 100 100

K-1 78 1.2 25.0 30.2 38.6 13.6 8.4 65 78 94 90 101

K-2 83 1.25 25.1 32.1 37.7 12.6 5.6 67 85 94 96 98

K-3 90 1.3 24.2 32.0 39.2 15 7.2 62 82 91 96 102

K-4 95 1.5 23.3 30.5 38.8 15.5 8.3 60 79 88 91 101

K-5 98 1.8 21.1 30.7 40.1 19 9.4 53 77 79 92 104

K-6 100 1.8 21.7 28.8 38.4 16.7 9.6 57 75 82 86 100

K-7 102 2.0 19.6 27.6 37.1 17.5 9.5 53 74 74 83 97

K-8 105 1.8 18.7 26.9 36.0 17.3 9.1 52 75 70 81 94

K-9 118 1.9 18.3 26.1 33.9 15.6 7.8 54 77 69 78 88

F-1 65 2.5 22.4 26.4 34.5 12.1 8.1 65 77 84 79 90

F-2 75 1.9 23.8 29.2 37.7 13.9 8.5 63 77 89 87 98

F-3 60 1.4 22.3 27.2 37.4 15.1 10.2 60 73 84 81 97

F-4 40 0.93 23.8 28.6 38.7 14.9 10.1 61 74 89 86 101

F-5 50 2.0 19.7 24.5 35.6 15.9 11.1 55 69 74 73 93

F-6 55 1.25 17.4 21.6 33.9 16.5 12.3 51 64 65 65 88

F-6/ 80 2.4 16. 21.0 30.8 14.8 9.8 52 68 60 63 80

KF-1 80 無 15.9 21.8 30.1 14.2 8.3 53 72 60 65 78

KF-2 80 無 16.2 21.4 31.2 15 9.8 52 69 61 64 81

KF-3 80 無 15.1 19.9 29.5 14.4 9.6 51 67 57 60 77

KF-4 80 2.1 14.1 19.8 29.3 15.2 9.5 48 68 53 59 76

KF-5 80 3.6 13.7 18.6 29.5 15.8 10.9 46 63 52 56 77

KF-6 85 3.8 13.6 18.3 29.0 15.4 10.7 47 63 51 55 76

KF/-1 170 — 25.8 32.8 40.8 15 8 63 80 97 98 106

KF/-2 150 — 34.7 42.8 53.2 18.5 10.4 65 80 130 128 139

KF/-3 140 — 31.0 39.0 52.9 21.9 13.9 59 74 117 117 138

KF/-4 135 — 28.2 35.8 45.8 17.6 10 62 78 106 107 119

KF/-5 125 — 27.4 34.7 46.1 18.7 11.4 59 75 103 104 120

KF/-6 120 — 26.9 34.6 45.4 18.5 10.8 59 76 101 104 118