摘要：將天然浮石與碎石作為粗骨料配制混合骨料混凝土。在混合骨料混凝土中單摻30％粉煤灰及20％粉煤灰分別與10％石粉、10％礦粉、10％硅粉復(fù)摻，對比其抗壓性能及抗凍性能。表明：粉煤灰與硅粉復(fù)摻的混合骨料混凝土28d立方體抗壓強(qiáng)度最高，粉煤灰與礦粉復(fù)摻次之，粉煤灰與石粉復(fù)摻較低，單摻粉煤灰最低。混合骨料混凝土的抗凍性能，粉煤灰與硅粉復(fù)摻最高，與礦粉復(fù)摻次之，單摻粉煤灰較低，粉煤灰與石粉復(fù)摻最低。
關(guān)鍵詞：混合骨料混凝土；粉煤灰；石粉；礦粉；硅粉；抗壓性能；抗凍性能
0 引言
近年來，將礦物摻合料替代部分水泥配制混凝土以滿足工程耐久性的實(shí)例很多，而且都取得了比較理想的效果。我國杭州灣跨海大橋工程混凝土中摻入一定量的磨細(xì)礦渣粉等外摻料來解決工程耐久性問題[1]。吉林白山抽水蓄能泵站工程通過摻入硅粉來解決混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗沖磨等耐久性要求[2]。1948年，R.E.Davis將粉煤灰大規(guī)模應(yīng)用于美國蒙大拿州的餓馬壩工程[3]。日本明石海峽吊橋的橋墩、纜索錨固結(jié)構(gòu)體的高流動性混凝土中摻人石灰石粉解決耐久性問題[4]。
本實(shí)驗(yàn)將單摻粉煤灰及粉煤灰分別與石粉、礦粉、硅粉復(fù)摻的混合骨料混凝土進(jìn)行對比，研究其28d抗壓強(qiáng)度及抗凍融循環(huán)耐久性，增強(qiáng)對礦物摻合料改善混合骨料混凝土性能的認(rèn)識，并為混凝土工程耐久性問題的研究提供依據(jù)。
1 原材料
水泥：P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司，性能指標(biāo)見表1，表4；
粗骨料：5—25mm連續(xù)級配碎石；5—25mm連續(xù)級配浮石，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟，性能指標(biāo)見表2、表3；
細(xì)骨料：中砂，細(xì)度模數(shù)2.5，含泥量2％，堆積密度1465，表觀密度2650，顆粒級配良好；
粉煤灰：達(dá)拉特旗火力發(fā)電廠I級粉煤灰；
石粉：普通石灰石粉，內(nèi)蒙古呼和浩特；
礦粉：礦渣微粉包頭中光工貿(mào)有限責(zé)任公司；
硅粉：微硅粉，北京西曼特工程技術(shù)有限公司；
礦物摻合料的化學(xué)組成見表4。
外加劑：FDN—Y型引氣減水劑，減水率16％，含氣量1.2％，內(nèi)蒙古北騰工程材料有限公司；
水：清潔自來水。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1 混凝土配合比
本實(shí)驗(yàn)以C35普通碎石混凝土的配合比為基準(zhǔn)配合比，按照體積法，用30％浮石替代碎石，同時(shí)以30％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的礦物摻合料替代水泥，混合骨料混凝土配合比見表5。
2.2 礦物摻合料對混合骨料混凝土28d立方體抗壓強(qiáng)度的影響
實(shí)驗(yàn)采用100mm×100mm×100mm的試塊，經(jīng)乘以0.95的折減系數(shù)后得28d立方體標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。
從表6可以看出，20％粉煤灰分別與10％硅粉、10％礦粉、10％石粉復(fù)摻的混合骨料混凝土28d強(qiáng)度均高于單摻30％粉煤灰的，這是由于復(fù)摻的礦物摻合料有效發(fā)揮了兩者的填充效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)，以及兩者相互補(bǔ)充的作用，致密了結(jié)構(gòu)，縮小了孔縫尺度，減少了孔數(shù)量。四組摻合料混凝土28d強(qiáng)度均低于基準(zhǔn)混凝土。是因?yàn)榉勖夯业幕钚缘停瑥?qiáng)度增長較慢，硅粉、礦粉、石粉是可以提高混凝土早期強(qiáng)度的，但在本試驗(yàn)中。硅粉、礦粉、石粉對強(qiáng)度的提高不能彌補(bǔ)粉煤灰對強(qiáng)度的減少，故導(dǎo)致強(qiáng)度降低[5]。
2.3 礦物摻合料對混合骨料混凝土抗凍性能的影響
實(shí)驗(yàn)采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 50082—2009）中的快凍法，將5組尺寸為100mm×100mm×400mm的棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件，放入混凝土自動凍融循環(huán)機(jī)中快速飽水凍融。試件每隔25次循環(huán)作一次動彈模量測量，并檢查其外部損傷及質(zhì)量損失。以質(zhì)量損失率不超過5％，相對動彈性模量不低于60％時(shí)，混凝土所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示抗凍等級。也可用混凝土的抗凍融指數(shù)瓦來表示混凝土抗凍性，
Kb=（P×N）／300
式中，P為經(jīng)N次凍融循環(huán)后？昆凝土的相對動彈性模量，N為混凝土能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。
摻入礦物超細(xì)粉對混合骨料混凝土質(zhì)量損失的影響見表7，對相對動彈性模量的影響見表8。
從表7可以看出，經(jīng)凍融循環(huán)，摻有礦物摻合料的混合骨料混凝土的質(zhì)量損失比基準(zhǔn)混凝土大，也就是其抗凍性能比基準(zhǔn)混凝土差，而其抗?jié)B性能卻比基準(zhǔn)混凝土要好[6]。由質(zhì)量損失率得，20％粉煤灰與10％石粉復(fù)摻的混合骨料混凝土最先達(dá)到破壞，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)僅為100次。單摻30％粉煤灰的混合骨料混凝土優(yōu)于10％石粉與20％粉煤灰復(fù)摻的，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為125次。10％硅粉與20％粉煤灰復(fù)摻的混合骨料混凝土質(zhì)量損失要小于10％礦粉與20％粉煤灰復(fù)摻的。
從表8可以看出，20％粉煤灰與10％石粉復(fù)摻的混合骨料混凝土經(jīng)過125次凍融循環(huán)，相對動彈性模量下降了32.5％，單摻30％粉煤灰的經(jīng)過150次凍融循環(huán)下降32.2％，其余三組經(jīng)過200次凍融循環(huán)，相對動彈性模量下降不超過20％，抗凍性能較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明20％粉煤灰與10％石粉復(fù)摻的混合骨料混凝土抗凍性能低于單摻30％粉煤灰的，這是由于石粉對混凝土的抗凍性能不利[7]，另有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)石灰石粉摻量為10％時(shí)，混凝土的抗凍融性能隨著粉煤灰摻量的增加而降低，均低于普通混凝土[8]。
各組混合骨料混凝土多次凍融后的圖片見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。
3 結(jié)論
1. 20％粉煤灰對混合骨料混凝土早期強(qiáng)度的影響大于10％硅粉（礦粉、石粉）的影響，故摻有礦物摻合料的混合骨料混凝土28d立方體抗壓強(qiáng)度低于基準(zhǔn)混凝土。
2. 摻加30％礦物摻合料（30％粉煤灰或20％粉煤灰與10％硅粉、10％礦粉、10％石粉復(fù)摻）的混合骨料混凝土抗凍性能比基準(zhǔn)混凝土差，而抗?jié)B性能優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土。
3. 20％粉煤灰與10％石粉復(fù)摻的混合骨料混凝土抗凍性能最差，20％粉煤灰與10％硅粉復(fù)摻最優(yōu)，20％粉煤灰與10％礦粉復(fù)摻的混合骨料混凝土抗凍性能優(yōu)于單摻30％粉煤灰的。
參考文獻(xiàn)：
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編輯：金哲
