双掺粉煤灰和矿渣粉对改性陶粒混凝土性能影响的研究 | ...

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摘要：研究了双掺粉煤灰与矿渣粉对陶粒混凝土和易性及早期强度、后期强度的影响，试验中采用松散体积法对陶粒混凝土的配合比进行设计,以确定最佳配合比，测定了12组不同配合比陶粒混凝土的抗压强度。研究结果表明：对陶粒混凝土进行拌合之前应将陶粒提前预湿6h；随着双掺掺合料比例的增加，双掺掺合料陶粒混凝土的抗压强度也随之增加；45%比例的双掺掺和料可代替水泥。
关键字：粉煤灰；矿渣；陶粒；混凝土；抗压强度

近年来，国家一直在大力推进建筑节能和绿色建筑发展，而本试验研究的陶粒混凝土属于绿色建材，符合国家建筑的发展战略要求。在建筑领域，使用陶粒混凝土可以降低对自然资源的开采，因此，陶粒混凝土具有良好的社会效益和经济效益。但是对于陶粒混凝土来说，相对于普通混凝土，其和易性差从而导致混凝土硬化后的质量变差是陶粒混凝土的极大劣势，也是导致陶粒混凝土未大量普及利用的原因之一。本试验是研究相对于基准陶粒混凝土，双掺粉煤灰与矿渣粉对陶粒混凝土和易性及早期强度、后期强度的影响，为其在建筑领域的应用提供依据。

1 试验材料

水泥：PO42.5普通硅酸盐水泥，凝结时间和凝结强度符合标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007规定；

陶粒：500级球型黏土陶粒，符合《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》GB-T17431.1-2010标准技术要求；

粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；

矿渣：S95级矿渣粉；

砂：普通河砂，级配良好；

水：自来水。

2 试验设备

150m×150mm×150mm 标准模具、小型混凝土搅拌机、混凝土震动台、5mm方孔标准筛、料桶、台秤、烘箱、浅盘、软、硬毛刷、抗压强度试验机。

3 试验方案

3.1 试验设计

采用松散体积法进行混凝土配合比的初步设计；采用高性能混凝土及矿物掺合料和高效减水剂双掺技术，结合原材料的实测性能进行混凝土试配。设计坍落度为55mm～70mm。试验前陶粒应充分泡水6h，然后用湿毛巾将陶粒表面擦干。

3.2 改性陶粒混凝土配合比设计

在本试验中，采用松散体积法对陶粒混凝土的配合比进行设计。陶粒混凝土的试验配合比见表1，其中各试验组命名规则为A~F表示不同组别，0~2表示双掺矿物掺合料种类，G表示干陶粒，Y表示为预湿陶粒，F表示为粉煤灰，S表示为矿渣。

3.3 陶粒吸水率测试

由于陶粒吸水率决定配合比设计中的附加用水量，同时，陶粒吸水率也影响混凝土拌合物的坍落度，因此试验设计之前要进行吸水率的测定，陶粒吸水率与浸泡时间关系见表2和图1。

结论：对于表1中陶粒的吸水率在浸泡1h~6h平均吸水率增加量为0.516%，浸泡6h~1d的吸水率增加量是0.011%，因此配制陶粒混凝土时，陶粒应提前浸泡6h。

4 混凝土和易性检测

混凝土的和易性反映了混凝土凝结硬化后的质量，因此需要检测不同配合比设计的混凝土和易性，以此来确定配合比设计的合理性。按表1的配比进行拌和，对拌合混凝土的和易性、坍落度进行测定，测定结果见表3。

从表3可看出，各配合比设计中陶粒混凝土各项性能满足设计要求。由坍落度各组数值可看出双掺掺和料的坍落度随掺和料占比的增加，坍落度也在增加。

5 抗压强度测试及结果分析

5.1 双掺掺和料陶粒混凝土抗压强度的检测

各双掺掺和料预湿陶粒混凝土和各双掺掺和料干陶粒混凝土的抗压强度见表4、表5及图2、图3。

对于预湿陶粒混凝土，当陶粒适当吸水后陶粒混凝土的流动性显著提高，且45%的双掺料陶粒混凝土的抗压强度较纯水泥陶粒混凝土的抗压强度趋于一致，因此，45%的双掺料可替代相同比例的部分水泥。对于干陶粒混凝土，不同配合比的双掺料陶粒混凝土的抗压强度明显较预湿陶粒混凝土的抗压强度低，且相同配合比的双掺料干陶粒混凝土在养护时间为7d~28d的抗压强度有大幅提升。

5.2 试验结论

（1）对比分析不同时间段的陶粒吸水率发现，陶粒的最佳预湿处理时间应控制在6h；

（2）随着粉煤灰掺量的增多，陶粒混凝土流动性也在提高，当掺入45%双掺料时流动性最好；

（3）在配合比等相同条件下，经过预湿处理的陶粒混凝土试块的抗压强度是明显优于干陶粒混凝土试块的；

（4）单掺粉煤灰或单掺矿渣粉的陶粒混凝土试块的抗压强度极趋近于纯水泥陶粒混凝土抗压强度，而单掺粉煤灰的陶粒混凝土抗压强度优于单掺矿渣粉的陶粒混凝土抗压强度；

（5）随着双掺料比例的增加其抗压强度也越来越大。在双掺掺合料占比为45%时，双掺掺合料抗压强度与纯水泥陶粒混凝土抗压强度趋于一致，即该比例的双掺掺合料可代替水泥。

6 结语

（1）本试验设置的配合比设计跨度较大，在未来的试验中可以设置粉煤灰和矿渣 5%、2% 配合比跨度，设置多组抗压强度检测；

（2）对陶粒进行憎水处理可提高陶粒混凝土的流动性，从而降低用水量增强陶粒混凝土的抗压强度；

（3）本试验中只进行了双掺料比例为1：1的陶粒混凝土抗压强度检测，而不同比例的双掺料陶粒混凝土抗压强度也有着巨大的潜力。

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