粉煤灰对矿渣微粉改性水泥基材料力学性能和渗透性探究

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1、粉煤灰对矿渣微粉改性水泥基材料力学性能和渗透性探究　　摘要：为了研究粉煤灰对矿渣微粉改性水泥早期强度的影响，本文对水胶比为0.5的矿渣微粉改性水泥，在3种粉煤灰掺量掺量（10%、20%、30%）下对矿渣微粉改性水泥浆早期强度的影响开展了试验研究。试验结果表明：矿渣微粉将导致水泥浆早期强度降低，龄期越短水泥浆强度减小越显著；随着龄期的增长，水泥浆强度逐渐增加；在相同矿渣微粉掺量、养护龄期情况下，水胶比越小，强度越大；当矿渣微粉掺量为50%时，水胶比为0.5的水泥浆3天抗折、抗压强度分别降低47.98%和55.15

2、%，水胶比为0.4的水泥浆14天抗折、抗压强度减小0.28%、1.4%。复掺矿渣微粉与粉煤灰时，水泥胶砂的抗氯离子渗透性能显著提高，在矿渣微粉掺量为50%、粉煤灰掺量为30%时，水泥胶砂28天康氯离子扩散性能改善效果最为明显。关键词：粉煤灰；矿渣微粉；抗折强度；抗压强度，早期；氯离子扩散系数；中图分类号：TU522文献标识码：A1引言12现代建筑工程对混凝土材料耐久性提出了更高的要求，活性矿物掺合料在混凝土中的应用日益引起国内外土木工程材料与工程界的重视与关注。矿渣微粉是高炉炼铁得到的以硅铝酸钙为主的熔融物，具

3、有较高的潜在活性。自20世纪80年代至今，国内外学者对矿渣微粉提高混凝土耐久性已经开展了一些研究工作[1-10]，大多集中在大体积混凝土、高强混凝土、及高性能混凝土方面。研究结果表明，掺入矿渣微粉能有效地提高混凝土28天抗压强度和抗渗性、使混凝土具有较好的抗冻性，可有效阻止碱集料反应，降低混凝土内部水化热、抵抗有害介质入侵等，显著提高混凝土材料的耐久性。然而，在工程建设的早期混凝土结构便开始已经承受荷载并遭受有害物质的侵蚀，势必造成混凝土材料的性能退化，致使结构形成初始损伤，直接影响混凝土结构物耐久性。因此，在

4、利用矿渣微粉提高混凝土材料耐久性过程中，研究粉煤灰对矿渣微粉改性混凝土早龄期性能的影响规律，对有效保障混凝土材料耐久性具有重要意义。为了研究粉煤灰对矿渣微粉改性水泥基材料早期性能的影响，本文通对不同掺量、不同养护龄期情况下，粉煤灰对矿渣微粉改性水泥早龄期抗折强度、抗压强度的影响规律，开展了详细的试验研究。为粉煤灰及矿渣微粉在工程建设中的应用，减小混凝土早期损伤，为提高混凝土耐久性提供科学依据。2试验分组2.1原材料12本次试验所用水泥为大连小野田生产的PO·42.5R普通硅酸盐水泥，矿渣微粉选用大连金桥超细粉公

5、司生产的S95级粒化高炉矿渣微粉，其化学成分及主要技术指标分别详见表1和表2，图1给出了矿渣微粉XRD分析图谱、矿渣微粉及粉煤灰的微观形貌。表1矿渣微粉化学成分成分CaOMgOAl2O3SiO2Fe2O3K2ONa2O其它含量/%41.085.1813.2234.181.520.020.094.71表2矿渣微粉主要技术指标比表面积/m2/kg密度/g/cm3流动度比/%活性指数7d28d4252.909781104矿渣微粉XRD分析图谱b.矿渣微粉的微观形貌c.粉煤灰的微观形貌图1矿渣微粉及粉煤灰的XRD分析图

6、谱及微观形貌2.2试验过程及分组12为了揭示矿渣微粉与粉煤灰之间复合叠加效应对水泥基材料力学性能的影响规律，本项目对矿渣微粉掺量为50%时，复掺10%、20%、30%的粉煤灰水泥抗折、抗压强度的变化规律进行了实验研究。粉煤灰及矿渣微粉水泥试件制备时，先将水倒入水泥净浆搅拌锅中，再将水泥与矿渣微粉、粉煤灰的混合物倒入搅拌锅中，按照规范《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）[9]中水泥净浆的制备方法，制备40mm×40mm×160mm的水泥试件。将浇注成型的试件放在标准养护箱（温度为20±1

7、℃、相对湿度≥95%）中养护24小时后拆模，拆模后继续放入标准养护箱中养护3d、7d、14d，取出进行抗折、抗压试验和氯离子渗透试验。实验分组情况详见表3。表3水泥强度试验试件编号试件编号矿渣微粉掺量/%粉煤灰掺量/%水胶比w/b养护龄期/dS50F1050%100.503、7、14、28S50F2020S50F303012试验时利用电动抗折试验机、YAW-YAW2000A型200t微机控制电液伺服压力试验机测试水泥的力学性能。整个试验过程遵照我国现行标准《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-20

8、05）[11]中的规定进行：抗折强度试验中加荷速度为50N/s±10N/s，直至试件折断，并保持折断试件处于湿润状态直至抗压试验；在抗压强度试验前，需将折断的试件制备成40mm×40mm×40mm的标准试件，抗压强度试验的水泥试件加荷速度控制在2400N/s±200N/s速率范围内。氯离子扩散系数试验利用RCM-DAL型氯离子扩散系数测定仪，主要包括氯离子扩散系数测定仪主机、夹具（硅胶