粉煤灰對普通硅酸鹽水泥物理性能的影響研究

王豐俊，呂 嘉，鐘康杰，李 瑞，郭嘉雯

（西安歐亞學(xué)院人居環(huán)境學(xué)院，陜西西安 710065）

0 前言

隨著現(xiàn)代建筑工程科技的不斷進(jìn)步，一般的砂漿技術(shù)已逐漸不能適應(yīng)某些建筑的要求。在一些特殊的施工環(huán)境中，對砂漿的性能，如砂漿的流動性、砂漿的耐久性等有一些特殊的要求。一般的砂漿不能滿足這些施工環(huán)境需求，這就需要將一些外加劑、摻合料加入砂漿中，通過這些外加物和摻合料來改善砂漿的性能?，F(xiàn)將粉煤灰按一定比例分別加入普通硅酸鹽水泥中，找到粉煤灰與普通硅酸鹽水泥的最優(yōu)配比，配制出流動性較好的水泥砂漿[1-3]。

混凝土外加劑是在攪拌混凝土過程中摻入，占水泥質(zhì)量5%以下的，能顯著改善混凝土性能的化學(xué)物質(zhì)[4-5]。混凝土外加劑的特點是品種多、摻量小，對混凝土的性能影響較大具有投資少、見效快、技術(shù)經(jīng)濟效益顯著的特點。

1 試驗原材料及實驗方法

1.1 實驗原材料

普通硅酸鹽水泥：市售，由硅酸鹽水泥熟料、6%~15%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號P.O，見表1。粉煤灰：市售，燃料燃燒過程中產(chǎn)生的灰，簡稱FA。試驗基本配合比及減水劑對復(fù)合體系的影響配合比見表2、表3。

1.2 實驗方法

1.2.1 水泥細(xì)度

實驗方法：負(fù)壓篩法。采用80μm負(fù)壓篩對水泥試樣進(jìn)行篩析試驗，用篩網(wǎng)上所得篩余物的質(zhì)量占試樣原始質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示水泥樣品的細(xì)度。

1.2.2 砂的篩分析

實驗方法：搖篩法。參考《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 52—2006），將砂的試樣過10mm方孔篩后，根據(jù)縮分法取兩份不少于550g的砂置于淺盤上，放入烘箱，烘箱溫度設(shè)置為105±5℃，待砂試樣烘干至恒重后，從烘箱中取出放到室溫中冷卻，進(jìn)行搖篩，并計算砂的分計篩余、累計篩余和細(xì)度模數(shù)，從而判定砂的質(zhì)量好壞。

1.2.3 抗折抗壓實驗

攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)、強度測試方法依據(jù)《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T 17671—1999）規(guī)定的試驗方法。試件成型試驗室應(yīng)保恃實驗室溫度為20±2℃（包括強度實驗室），相對濕度大于50%。水泥試樣、拌合水及試模等的溫度應(yīng)與室溫相同。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 OPC+FA復(fù)合體系強度實驗結(jié)果

在上述實驗配合比參數(shù)下進(jìn)行基本實驗，實驗結(jié)果如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，OPC+FA復(fù)合體系的抗折抗壓性能取決于粉煤灰的用量，整體趨勢上看，純OPC強度明顯高于復(fù)配體系，隨著FA參量的增加，復(fù)合體系的強度下降，整體強度與粉煤灰用量成負(fù)相關(guān)。從整體復(fù)配效果來看，本文選用85%OPC+15%FA做為最優(yōu)配合比。

2.2 OPC-FA復(fù)合體系加入減水劑試驗結(jié)果

根據(jù)課題研究需要，選用85%OPC+15%FA的配比進(jìn)行復(fù)摻實驗。研究減水劑對復(fù)合體系強度的影響，實驗結(jié)果如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可以看出，摻有聚羧酸復(fù)合體系的抗壓強度整體略高于摻有萘系復(fù)合體系的抗壓強度，兩種減水劑強度曲線都有明顯的波峰，根據(jù)結(jié)果可知，本試驗聚羧酸摻量的最優(yōu)配比為0.6%，萘系的為0.9%。

表1 普通硅酸鹽水泥物理指標(biāo)

表2 試驗基本配合比

表3 減水劑對復(fù)合體系的影響配合比

圖1 復(fù)配體系抗折強度

圖2 復(fù)配體系抗壓強度

圖3 摻萘系抗壓強度

3 結(jié)論

圖4 摻聚羧酸抗壓強度

本文首先研究粉煤灰在普通硅酸鹽水泥中的強度變化規(guī)律，選出本試驗的最優(yōu)配合比；再研究了聚羧酸減水劑、萘系減水劑的對復(fù)合體系的作用影響，得到如下結(jié)論：

（1）從圖1、圖2可以看出OPC-FA復(fù)合體系的整體強度和粉煤灰的摻量有關(guān)系，隨著粉煤灰摻量的增加，復(fù)合體系的強度呈直線下降，最終確定最優(yōu)配比為85%OPC+15%FA。

（2）根據(jù)圖3、圖4可以看出減水劑對復(fù)合體系的整體強度有明顯提升作用，其中在萘系減水劑和聚羧酸減水劑中，聚羧酸減水劑的減水作用較優(yōu)。綜合來看，聚羧酸摻量的最優(yōu)摻量為0.6%，萘系的為0.9%。