掺不同混合材对水泥\\混凝土及外加剂性能影响的探讨
摘要：随着单掺或复掺（粉煤灰＋矿粉）混合材掺量的增大，水泥及混凝土的凝结时间延长，细磨矿粉比粉煤灰和易性、与外加剂适应性都较好。水泥与混凝土的早期强度都不同程度的下降，矿渣对水泥的强度影响较小，掺粉煤灰对水泥强度影响较大。
关键词：水泥；矿粉；粉煤灰；混凝土；外加剂 0前言
针对使用量较大的粉煤灰、矿渣等混合材不同掺量对水泥、混凝土性能影响以及与外加价的适应性进行了试验研究，对优化水泥混合材配比、改善水泥及混凝土性能提供参考。我们对矿粉单掺、粉煤灰单掺、矿粉、粉煤灰复掺试验以及与外加剂适应性等试验，并进行了分析总结如下。
1.试验用材料与试验方法、仪器
1.1试验材料
1.1.1水泥：PI 52.5硅酸盐水泥，试验小磨制备比表面积362m2/kg
1.1.2 混合材
1.1.2.1矿粉：小磨制备比表面积413m2/kg
1.1.2.2 粉煤灰：小磨制备比表面积451m2/kg
1.1.3 外加剂：七星岩高效减水剂FDN
1.1.4 砂：细度模数2.8
1.1.5石子：5～31.5连续级配
1.2配制试验水泥样品
在PI型硅酸盐水泥中掺入不同种类、不同配比的混合材（见下表）
编号 单掺试验 编号 复掺试验
PI% 矿渣% 粉煤灰% PI% 矿渣% 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 复掺外加剂试验
K-7 60 40 0 编号 PI% 矿渣% 粉煤灰% 外加剂%
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 试验方法、仪器
1.3.1水泥标准稠度用水量、凝结时间的测定按现行GB1346进行。水泥胶砂试体试验按现行GB17671（ISO法）进行。
1.3.1试验用仪器设备：Ф500mm×500mm标准试验磨、净浆搅拌机、胶砂搅拌机、振实台、抗折试验机、水泥抗压试验机等。
2.水泥胶砂试验
2.1试验数据见下表
项目
编号 初凝
h：min 终凝
h：min 标稠用
水量% 安定性 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa) R3～R28增长值(MPa)R3/R28
（%） 抗压强度比（%） 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 59100 100
K-1 2：34 3：29 25.2 合格 6.1 8.3 30.3 50.6 20.3 6096 95
K-3 2：58 4：00 25.6 合格 5.5 7.4 27.1 47.9 20.8 5786 90
K-5 2：43 3：39 25.0 合格 5.5 7.8 25.0 48.4 23.4 5280 90
F-1 2：31 3：27 26.4 合格 5.2 8.1 26.9 47.8 20.9 56 8689
F-3 2：46 3：43 27.0 合格 5.2 8.5 25.5 47.0 21.5 54 8188
F-5 3：34 4：44 28.4 合格 4.2 6.9 19.8 39.1 19.3 51 6373
KF-1 3：30 4：36 25.8 合格 3.3 7.2 15.4 39.3 23.9 3949 73
KF-2 3：33 4：46 26.4 合格 3.5 7.7 16.2 36.8 20.6 4452 69
KF-3 3：26 4：37 26.6 合格 3.5 7.6 16.0 36.4 20.4 4451 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增长值：3d～28d抗压强度增长值；
R3/R28：3d抗压强度与28d抗压强度比值；
R/3/R3：试验样品3d抗压强度与基准样品3d抗压强度比值；
R/28/R28：试验样品3d抗压强度与基准样品3d抗压强度比值。
2.2水泥胶砂试验情况分析
2.2.1凝结时间
从上表可以看出：掺入矿粉水泥的初凝、终凝时间较基准样延长约30min；掺入粉煤灰水泥的初凝、终凝时间较基准样延长约70min；复掺水泥的初凝、终凝时间较基准样延长约90～120min。
由此可得出：一般情况下随着混合材掺量的增大，水泥的初凝、终凝时间相对延长。
2.2.2需水量
水泥中在加入矿粉后与基准样品比较，水泥的需水量基本持平；加入粉煤灰后随着粉煤灰掺量的增大需水量而增加；在复掺试验中水泥的需水量也是随煤灰掺量的增大而增加。
由此可得出：磨细矿粉掺量的增加对需水量影响不大。磨细粉煤灰及复掺时对水泥的需水量都是随煤灰掺量的增大而增加。
2.2.3强度
与基准样品比较，加入矿渣、粉煤灰等混合材后水泥的3d、28d强度都不同程度的下降。在单掺试验中，掺矿粉对水泥的强度影响较小；掺粉煤灰对水泥强度影响较大，随着混合材掺量的增大，水泥的3d、28d强度越低，但后期增进率高。
3混凝土试验
3.1混凝土试验用配合比
3.1.1单掺及复掺混合材试验配合比
胶凝材料 砂 碎石 水 372 677 1204 197
1 1.82 3.23 0.53
3.1.2外加剂试验配合比
编号 胶凝材料 砂 碎石 水 外加剂%
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试验情况及分析
3.2.1试验数据（见附表）
3.2.2.1坍落度分析
从试验数据可知：
a 加入矿粉的混凝土拌合物较粉煤灰和易性好，坍落度随着掺量的增加而增大，而秘水性差；
b 掺入粉煤灰混凝土拌合较矿粉和易性差，随着掺量的增加而增大，当加入粉煤灰后则混凝土拌合物需水量增加，而保水性好。
c F-6较其它掺粉煤灰的混凝土拌合物坍落度高，F-6掺粉煤灰未经过细磨，未破坏粉煤灰的珠状颗粒，表面较光滑，在各种集料之间起着滚珠作用，润滑集料表面，从而改善水泥浆体的流动性。
d 加入矿粉与外加剂适应性较粉煤灰混凝土拌合物性能好些。
3.2.2.2强度分析
a矿粉单掺
掺矿粉的样品3d、7d抗压强度与基准样品的抗压强度相比持平或略有下降，总的趋势是随着矿粉的掺量增大而下降，但是K-1～K-7的28d强度与基准样品强度比较持平或略有增长。K-5编号样品与基准样品抗压强度比3d为79%，28d达到104%。
b粉煤灰单掺
掺粉煤灰的样品3d、7d抗压强度与基准样品3d、7d抗压强度相比较，都有不同程度降低，总的趋势是随着粉煤灰的掺量增大而降低。当粉煤灰掺量在25%以内时其28d强度与基准样品比较略低或持平。
c掺合料复掺
随矿粉掺量的减少、粉煤灰掺量的增大，混凝土的3d、7d强度呈下降趋势，28d抗压强度可以基本持平。
4 结束语
4.1单掺矿粉、粉煤灰及其复掺随着掺量的增加对水泥、混凝土的拌和物性能有不同程度的影响，细磨矿粉比粉煤灰的需水量小、和易性好、与外加剂的适应性好，但泌水大。
4.2单掺矿粉、粉煤灰及复其掺随着掺量的增加对水泥、混凝土的力学性能都有影响，在混凝土中加入适量矿粉对其早期强度有所降低，但对后期强度有一定的贡献。加入粉煤灰对其早期强度降低较大，后期强度增进率低于矿粉。在复掺时还可适量增加粉煤灰的掺量，对混凝土28d抗压强度降低但影响不很大。
4.3矿粉、粉煤灰二者复掺使用兼顾混凝土早期强度与后期强度，混凝土的早期强度呈下降趋势，后期抗压强度基本持平。
5 参考文献
5.1 冯乃谦等《新实用混凝土大全》，科学出版社。
5.2 隋同波、文寨军、王晶《水泥品种与性能》，化学工业出版社。
5.3JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》。
附表 混凝土试验数据
编号 坍落度
（mm） 泌水
(%)抗压强度MPa 3～28d抗压强度增长值(MPa) 7～28d抗压强度增长值(MPa) R3抗压强度
增长率% R7抗压强度
增长率% 抗压强度比（%） 3d 7d 28d R/3/R3 R/7/R7 R/28/R28
PI 75 无 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 K-9
F-1 65
F-2 75
F-3 60
F-4 40 101
F-5 50
F-6 55 F-6/
KF-1
KF-2
KF-3
KF-4
KF-5
KF-6
KF/-1
KF/-2 139
KF/-3 138
KF/-4
KF/-5
105 1.8 18.7 118 1.9 18.3 2.5 22.4 1.9 23.8 1.4 22.3 0.93
26.9 26.1
36.0 33.9
17.3 15.6
9.1 52 75 70 81 94 7.8 54 77 69 78 88
26.4 29.2 27.2
34.5 37.7 37.4
12.1 13.9 15.1
8.1 65 77 84 79 90 8.5 63 77 89 87 98 10.2
60 73 84 81 97
61 74 89 86
23.8 28.6 38.7 14.9 10.1
2.0 19.7 1.25
24.5 35.6 15.9 11.1 55 69 74 73 93
12.3
51 64 65 65 88
17.4 21.6 33.9 16.5
80 2.4 16. 21.0 80 无 15.9 80 无 16.2 80 无 15.1 80 2.1 14.1 80 3.6 13.7 85 3.8 13.6 170 — 25.8 150 — 34.7
30.8 14.8 9.8 52 68 60 63 80
8.3 53 72 60 65 78
21.8 21.4 19.9 19.8 18.6 18.3 32.8 42.8
30.1 31.2 29.5 29.3 29.5 29.0 40.8 53.2
14.2
15 9.8 52 69 61 64 81 14.4 15.2 15.8 15.4 15 8 18.5
9.6 51 67 57 60 77 9.5 48 68 53 59 76 10.9 10.7
46 63 52 56 77 47 63 51 55 76
63 80 97 98 106 10.4
65 80 130 128
140 — 31.0 39.0 52.9 21.9 13.9 59 74 117 117
135 — 28.2 125 — 27.4
35.8 34.7
45.8 46.1
17.6 18.7
10 62 78 106 107 119 11.4 59 75 103 104 120
KF/-6 120 — 26.9 118
34.6 45.4 18.5 10.8 59 76 101 104
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