摻礦粉混凝土性能的研究

1、 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第一張 緒 論1.1 引言混凝土是當(dāng)今用量最大的人造材料，也是建筑業(yè)發(fā)展的最重要的組成部分。我國(guó)混凝土產(chǎn)量已經(jīng)是世界最大產(chǎn)量國(guó)，年產(chǎn)混凝土近6億m3 。建筑、橋梁、水利、隧道等工程中往往都是采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)。而這些大體積混凝土的共同點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)厚實(shí)、體積大、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高。在大體積混凝土中，混凝土由水泥水化熱早期溫差及晝夜氣溫溫差所引起的溫度應(yīng)力產(chǎn)生的溫差裂縫較為普遍。如何采取有效措施防止混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生，是大體積混凝土施工中的急需解決的問(wèn)題。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，所以由外載荷引起裂縫的可能性很小。但在水泥水化反應(yīng)過(guò)程中釋放的水

2、化熱產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，將會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，這是大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因。摻礦粉代替部分水泥可以降低水泥水化熱、提高混凝土的抗?jié)B性，所以大體積混凝土的一個(gè)很重要的技術(shù)突破即是摻加包括礦粉在內(nèi)的礦物摻合料1。礦粉（即磨細(xì)礦渣微粉）是將水淬?；郀t礦渣經(jīng)過(guò)粉磨后達(dá)到規(guī)定細(xì)度的一種粉體材料，它既可用作等量取代熟料生產(chǎn)高摻量礦渣水泥，也可作為混凝土的摻合料取代部分水泥。在大體積混凝土中，摻入此摻合料，可以改善新拌混凝土的流變性能，降低水化熱，防止裂縫的出現(xiàn)2。摻入磨細(xì)礦渣粉能較好地提高混凝土的強(qiáng)度，其機(jī)理是礦渣在二次水化反應(yīng)中吸收大量的CH晶體，使混凝土，尤其

3、是在界面區(qū)的CH晶粒變小、變少，由于CH被大量吸收掉，從而促進(jìn)了C3S、C2S的水化反應(yīng)速度，改善了混凝土的微結(jié)構(gòu)，提高了水泥石與骨料界面粘結(jié)強(qiáng)度及改善了水泥漿體的孔結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的密實(shí)性，使摻礦粉混凝土的早期強(qiáng)度少受或不受影響，而后期強(qiáng)度因礦粉不斷水化使強(qiáng)度增長(zhǎng)較多。取代水泥量越大，則混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率也越大3。摻入礦粉, 混凝土拌合物坍落度損失會(huì)減小，且隨著摻量的增大，坍落度損失減小更趨明顯，這是由于礦粉的微集料效應(yīng)、分散效應(yīng)、形貌效應(yīng)等自身物理功能效應(yīng)所產(chǎn)生的一種對(duì)混凝土的增塑作用之故4?；炷林袉螕降V粉后， 混凝土早期強(qiáng)度都相應(yīng)降低， 且隨著摻量的增加降低越多。1.2 目的和

4、意義現(xiàn)代混凝土正朝著高強(qiáng)度、高性能方向發(fā)展，除了在混凝土中摻入高效減水劑、磨細(xì)粉煤灰，提高水泥用量和強(qiáng)度等級(jí)外，摻礦粉是提高混凝土強(qiáng)度和性能的又一個(gè)有效途徑。優(yōu)質(zhì)的活性礦渣微粉具有很好的膠凝作用，能促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展、減少水泥用量、降低混凝土水化熱，并可減少混凝土拌合物用水量、增加流動(dòng)度、抑制堿骨料反應(yīng)等作用。礦渣是煉鐵過(guò)程中排出的工業(yè)廢料，每煉1t鋼鐵約有0.3t的礦渣，其主要化學(xué)成分是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。由于它具有潛在水硬性而被廣泛用為水泥的混合材或摻合料。經(jīng)水淬急冷后的礦渣，其中玻璃體含量多，結(jié)構(gòu)處在高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，潛在活性大，但須經(jīng)磨細(xì)才能使其潛在活性發(fā)揮出來(lái)5

5、。摻入磨細(xì)礦渣粉不僅可以等量取代混凝土中的水泥，而且可使混凝土的每項(xiàng)性能獲得顯著改善，如：降低水化熱、提高耐久性、抑制堿集料反應(yīng)以及大幅度提高長(zhǎng)期強(qiáng)度6?？偠灾?，采用礦渣微粉代替部分水泥，在建筑領(lǐng)域是一項(xiàng)有很強(qiáng)生命力的新型材料和工藝。對(duì)煉鐵廠而言，能解決大量高爐礦渣堆放占地、污染環(huán)境的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)混凝土攪拌站而言，礦渣性能優(yōu)越、后期強(qiáng)度高、價(jià)格低廉，是提高強(qiáng)度，降低成本的好選擇。1.3 國(guó)內(nèi)外礦粉的研究及應(yīng)用情況1862年德國(guó)人發(fā)現(xiàn)水淬礦渣具有潛在的活性后,礦渣長(zhǎng)期作為水泥混合材使用。1865年德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)石灰礦渣水泥。隨著礦渣硅酸鹽水泥良好的耐久性及應(yīng)用價(jià)值不斷為人們所認(rèn)識(shí),19世紀(jì)初在

6、歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。1958年南非將水淬礦渣烘干磨細(xì)，首次將礦粉用于商品混凝土中。進(jìn)入20世紀(jì)60年代，隨著預(yù)拌混凝土工業(yè)的興起和發(fā)展，礦渣粉作為混凝土的獨(dú)立組分得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代在東南亞、我國(guó)臺(tái)灣、香港和北京、上海等地也得到了廣泛的應(yīng)用7。目前,國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將摻有礦粉的混凝土普遍用于各類(lèi)建筑工程。西歐摻有礦粉的水泥約占水泥總用量的20%；荷蘭礦粉摻量65%70%的水泥約占水泥總銷(xiāo)量的60%,幾乎各種混凝土結(jié)構(gòu)都采用此種水泥；英國(guó)礦粉的每年銷(xiāo)售量已達(dá)到100多萬(wàn)噸;美國(guó)、加拿大現(xiàn)在也將礦粉摻入水泥中應(yīng)用于各種建筑工程；在日本、新加坡、東南亞地區(qū)礦粉普遍地應(yīng)用于商品混凝土和

7、摻入水泥中。美國(guó)1982年發(fā)布了混凝土和砂漿用的磨細(xì)粒化高爐礦渣標(biāo)準(zhǔn)(ASTMC989-82) ,并于1989年進(jìn)行了修訂。澳大利亞、加拿大、英國(guó)等在1980年-1986年期間也相繼制定了礦粉的材料標(biāo)準(zhǔn)。日本在1986年由土木學(xué)會(huì)制定了混凝土用礦渣粉標(biāo)準(zhǔn)草案,于1995年3月正式修訂為日本的國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JISA6206-1995) ,日本1988年還制定了摻高爐礦渣粉的混凝土的設(shè)計(jì)與施工指南(草案)。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施極大地推動(dòng)了礦粉混凝土技術(shù)的研究,并促使礦粉混凝土技術(shù)得到了令人矚目的發(fā)展8。在我國(guó),礦渣運(yùn)用的歷史久遠(yuǎn),但都是作為活性混合材添加在水泥熟料中,成為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

8、或礦渣硅酸鹽水泥。隨著國(guó)際上對(duì)礦粉研究地不斷深入和大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用,我國(guó)20世紀(jì)80年代改革開(kāi)放的力度不斷加大,預(yù)拌混凝土的崛起與發(fā)展以及政府日益注重的環(huán)境保護(hù),自20世紀(jì)90年代起,我國(guó)開(kāi)始了礦粉的特性及應(yīng)用研究工作。1998年上海市實(shí)施地方標(biāo)準(zhǔn)混凝土和砂漿用?；郀t礦渣微粉,1999年粒化高爐礦渣微粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程制定頒布。2000年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉(GB/T18046-2000) 頒布實(shí)施，礦渣粉的應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟，并被廣泛接受和使用。2002年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑頒布，在該標(biāo)準(zhǔn)中正式將礦渣微粉命名為“礦物外加劑”納入混凝土第六組分。從此

9、，在世界范圍內(nèi),礦粉在預(yù)拌混凝土中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。人們對(duì)礦粉在混凝土中運(yùn)用的研究也逐步深入9。礦渣在我國(guó)的運(yùn)用也已有40多年的歷史,但長(zhǎng)期以來(lái)一直作為水泥混合料使用，直到20世紀(jì)90年代,我國(guó)開(kāi)始了礦粉的特性及運(yùn)用研究工作10。應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：磨細(xì)礦粉作為普通混凝土摻合料可取代水泥用量一般在20%40%。礦粉混凝土與普通混凝土相比，具有降低水化熱峰值，延遲峰溫發(fā)生的時(shí)間，優(yōu)化內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)礦粉混凝土中由于水泥用量的降低和礦粉本身對(duì)堿的吸收，使整個(gè)混凝土體系內(nèi)的Ca(OH)2減少，提高混凝土抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕能力，抑制堿集料反應(yīng)，提高后期強(qiáng)度11。目前，磨細(xì)礦渣作為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品出

10、現(xiàn)在建筑市場(chǎng)，廣泛運(yùn)用于商品混凝土中。1.4 礦粉作用的原理火山灰效應(yīng)：礦渣改變了膠結(jié)料與集料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，普通混凝土的漿體與集料的界面粘結(jié)受水化產(chǎn)物Ca(OH)2定向排列的影響而強(qiáng)度降低。礦渣微粉吸收水泥水化時(shí)形成的Ca(OH)2，并進(jìn)一步水化生成更多有利的C-S-H凝膠，使界面區(qū)的Ca(OH)2晶粒變小，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，使水泥漿體的孔隙率明顯下降，強(qiáng)化了集料界面粘結(jié)力。從而提高了混凝土的耐久性。微集料效應(yīng)：混凝土體系可理解為連續(xù)級(jí)配的顆粒堆積體系，粗集料間隙由細(xì)集料填充，細(xì)集料間隙間由水泥顆粒填充，水泥顆粒間的間隙則由更細(xì)的顆粒填充。礦渣微粉可起到填充水泥顆粒間隙的微集料作用，從

11、而改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，降低了空隙率，并減少了最大孔徑的尺寸，使混凝土形成了密實(shí)充填結(jié)構(gòu)和細(xì)觀層次的自緊密堆積體系，防止了泌水、離析，改善了混凝土的耐久性12。礦渣微粉主要成分包括SiO2 、CaO、Al2O3 ,而礦渣微粉在混凝土中產(chǎn)生膠凝性的反應(yīng)不完全是火山灰反應(yīng),要使礦渣微粉的活性發(fā)揮必須具備一定的堿性環(huán)境。在混凝土水化過(guò)程中水泥水化會(huì)生成的Ca(OH)2 可作為堿性激發(fā)劑;另外水泥及礦渣微粉中均有部分石膏可形成硫酸鹽激發(fā)劑。一方面在堿性環(huán)境中礦渣分散、溶解,并形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,另一方面Ca(OH)2 存在的條件下,石膏能與礦渣中的活性Al2O3化合生成硫鋁酸鈣,上述兩類(lèi)作用相

12、互促進(jìn),使礦渣微粉活性充分激發(fā),由此得到較高的膠凝強(qiáng)度,并使混凝土的結(jié)構(gòu)相當(dāng)致密?；炷猎诔惺芎奢d這前已存在著微裂縫,這是由水泥石的收縮引起,摻入礦渣微粉后,混凝土對(duì)集料的約束作用比單純水泥的約束作用大,它超過(guò)水泥石與集料的粘結(jié)強(qiáng)度,所以摻入礦渣微粉及粉煤灰會(huì)提高混凝土的抗折強(qiáng)度。對(duì)混凝土減水效果及坍落度損失的影響：(1) 礦渣復(fù)合粉煤灰顆粒直徑顯著小于水泥且圓度較大,它在新拌水泥漿中具有軸承效果,可增大水泥漿的流動(dòng)性,在混凝土中能夠提高坍落度；礦渣摻合料可顯著降低水泥漿的屈服應(yīng)力,由于初始屈服應(yīng)力相對(duì)較小,使屈服應(yīng)力值在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持在較低的水平上,使水泥漿處于良好的流動(dòng)狀態(tài),并表現(xiàn)為新拌

13、混凝土坍落度增大,還可有效地控制混凝土的坍落度損失。(2) 混凝土坍落度損失與水泥水化動(dòng)力學(xué)有關(guān)。隨著水化時(shí)間的推移,水泥水化產(chǎn)物的增長(zhǎng),使混凝土體系的固液比例增大,自由水量相對(duì)減少,凝聚趨勢(shì)加快,致使混凝土坍落度值下降落較快,在高溫及干燥條件下這種現(xiàn)象更甚。礦渣復(fù)合粉煤灰摻合料屬于活性摻合料,但與水泥熟料相比則為低水化活性膠凝材料。大摻量的礦渣復(fù)合摻合料取代水泥后存在于新拌混凝土中,有稀釋整個(gè)體系中水化產(chǎn)物的體積比例的效果,可以減緩膠凝材料體系的凝聚速率,從而可使新拌混凝土的坍落度損失獲得抑制13。1.5 商品混凝土的發(fā)展前景商品混凝土的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，提高了施工機(jī)械化程度和勞動(dòng)生產(chǎn)率

14、。商品混凝土的水泥、砂、石等原材料采用電子秤計(jì)量，傳輸帶傳輸進(jìn)攪拌設(shè)備，然后用攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送至使用地點(diǎn)；在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑采用泵車(chē)、輸送管泵送至工程所需部位。這一系列的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)绞褂眠^(guò)程均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，大大減少了勞動(dòng)力的消耗，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。商品混凝土具有一整套完善合理的生產(chǎn)工藝和準(zhǔn)確的秤量計(jì)量裝置，可以避免水泥、砂、石等原材料的浪費(fèi)，減少損耗；另外，商品混凝土摻入粉煤灰等摻和劑和各種外加劑來(lái)改善其性能，降低了水泥用量，同時(shí)也有效利用了水泥熟料。商品混凝土攪拌站實(shí)施文明施工，具有顯著的環(huán)境效益。傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)場(chǎng)攪拌式生產(chǎn)法需要大的骨料堆放場(chǎng)地、水泥庫(kù)以及一整套攪拌運(yùn)輸設(shè)備，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)攪拌也造成粉塵

15、、噪聲污染；而商品混凝土的水泥、砂石等原材料均分類(lèi)堆放在集中攪拌站，施工現(xiàn)場(chǎng)用地減少，改變了過(guò)去砂、石到處亂堆，道路不通，塵土飛揚(yáng)，泥漿四溢和下水管道堵塞等不文明臟亂施工現(xiàn)象。雖然一般商品混凝土較現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土銷(xiāo)售單價(jià)高20左右，但從總的社會(huì)效益來(lái)看，應(yīng)用商品混凝土節(jié)省了許多單位的費(fèi)用支出，如節(jié)省砂、石運(yùn)輸費(fèi)，水泥中轉(zhuǎn)庫(kù)租用或搭設(shè)費(fèi)用，現(xiàn)場(chǎng)施工單位攪拌混凝土管理費(fèi)等14。隨著國(guó)家房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國(guó)預(yù)拌混凝土的產(chǎn)量逐年提高。但是預(yù)拌混凝土占混凝土總量的比例還是較低，與世界各國(guó)相比，存在著差距。我國(guó)目前預(yù)拌混凝土所占比例只有20%，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境和能源的關(guān)注，我國(guó)預(yù)拌混凝土占混凝土總量的比例

16、將有顯著的提高，2010年預(yù)計(jì)將達(dá)到40%，實(shí)際產(chǎn)量將增長(zhǎng)一倍以上。20002005年復(fù)合增長(zhǎng)率為38.38%，20062008年復(fù)合增長(zhǎng)率為19.28%，8年復(fù)合增長(zhǎng)率為28.48%。未來(lái)幾年混凝土行業(yè)仍將處于高速增長(zhǎng)期。據(jù)權(quán)威部門(mén)的預(yù)測(cè)，未來(lái)10年甚至更長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)建材工業(yè)發(fā)展速度將高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度34個(gè)百分點(diǎn)，到2010年，建材工業(yè)產(chǎn)值預(yù)計(jì)達(dá)到1萬(wàn)多億元，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)15。第二章 試驗(yàn)原材料及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1試驗(yàn)原材料2.1.1 水泥試驗(yàn)采用的水泥為淮安市海螺水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5水泥。該水泥初凝時(shí)間為146min，終凝時(shí)間為256min。水泥膠砂強(qiáng)度如下

17、表：表2-1水泥的膠砂抗折強(qiáng)度/MPa抗折3d28d15.710.425.69.436.09.8平均5.89.9、2.1.2 礦粉采用淮鋼新型建筑公司?；郀t礦渣粉，各項(xiàng)指標(biāo)如表2-3。表2-3礦粉質(zhì)量指標(biāo)密度g/cm3比表面積m2/kg燒失量%含水量%流動(dòng)度比%活性指數(shù)7天%活性指數(shù)28天%2.83500.72040 98 78 97 2.1.3 粗集料粗集料為普通碎石，其表觀密度和堆積密度分別為2720kg/m3和1545kg/m3 。其篩分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-4。表2-4石子的篩分析試驗(yàn)篩孔孔徑/mm累計(jì)篩余百分率/%31.5426.527197116929.5994.75992.1.4

18、細(xì)集料細(xì)集料為普通河砂，其表觀密度和堆積密度分別為2765kg/m3和1440kg/m3，細(xì)數(shù)模度為2.8，屬于中砂。2.1.5 外加劑試驗(yàn)采用江蘇鎮(zhèn)江萬(wàn)邦新型建材有限公司生產(chǎn)的緩凝高效泵送劑WL-Y1。技術(shù)指標(biāo)如表2-5。表2-5 技術(shù)指標(biāo)摻 量1.0%2.0%密 度1.176g/mL含 固 量30%混凝土減水率15%水泥凈漿流動(dòng)度210mm2.1.6 拌和用水可飲用自來(lái)水。2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2.1設(shè)計(jì)目的通過(guò)向素混凝土中加入礦粉來(lái)對(duì)其性能進(jìn)行研究，在素混凝土中摻入礦粉可減少水泥用量，節(jié)省能耗，并改善混凝土的性能。開(kāi)展本實(shí)驗(yàn)旨在研究摻礦粉混凝土綜合、全面性能，并在技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)礦粉

19、的工程應(yīng)用，從而為礦粉在混凝土中的合理利用提供技術(shù)理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)，進(jìn)一步提高礦粉混凝土的應(yīng)用技術(shù)水平。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定摻入礦粉對(duì)混凝土的流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、膠砂強(qiáng)度塌落度、經(jīng)時(shí)損失、擴(kuò)展度、水化熱及成本的影響。2.2.2設(shè)計(jì)思路a.素混凝土b.單摻10%的礦粉c.單摻20%的礦粉d.單摻30%的礦粉e.單摻40%的礦粉f.單摻50%的礦粉2.2.3 實(shí)驗(yàn)器械水泥凈漿攪拌機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)維卡儀、恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱、雷氏夾、雷氏夾膨脹值測(cè)定儀、沸煮箱、電子天平、水泥膠砂振實(shí)臺(tái)、電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、烘箱、砂篩、搖篩機(jī)、臺(tái)秤、方孔篩、混凝土攪拌機(jī)、量筒、坍落度筒、手表、搗棒、鋼尺、壓力試驗(yàn)機(jī)、抗折試驗(yàn)機(jī)等。第三

20、章 配合比設(shè)計(jì)3.1 C30基準(zhǔn)混凝土配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)坍落度150±30mm.a.確定混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,ofcu,o=fcu,k + 1.645 =30 + 1.6455 =38.225 Mpa表3-1混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差砼強(qiáng)度等級(jí)<C20(Mpa)4.0C20-C355.0>C356.0b.確定水灰比（W/C）W/C =Afce/(fcu,o + AB)= Ac/( + ABc)= 0.4642.51.19/(38.225+0.460.0742.51.19) = 0.58式中A和B見(jiàn)表2：表3-2 回歸系數(shù)粗骨料種類(lèi)回歸系數(shù)A回歸系數(shù)B碎石0.460.07卵石0.480.

21、33：水泥強(qiáng)度等級(jí)值。c：水泥強(qiáng)度等級(jí)值的富余系數(shù)，由實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料確定。：水泥實(shí)際強(qiáng)度。c.確定用水量（W1）查表3，以坍落度90mm的用水量為基礎(chǔ)，坍落度每增加20mm，用水量增大5 kg。對(duì)于最大粒徑為31.5mm的碎石混凝土，當(dāng)所需坍落度為140160mm時(shí)，每m3混凝土的用水量選用W0=220.00kg/m3。摻外加劑wl-y1（減水率15%）則用水量為：W1=220（1-15%）kg=187kg/m3。表3-3 塑性混凝土的用水量(kg/m3 )項(xiàng)目指標(biāo)卵石的最大粒徑（mm）碎石的最大粒徑（mm）坍落度(mm)102031.540162031.54010301901701601502

22、00185175165305020018017016021019518517550702101901801702202051951857090215195185175230215205195d.確定水泥用量：C = W1/(W/C) =187/0.58 =322.41kg/m3e.計(jì)算外加劑用量(外加劑摻量1.5%) A=322.411.5%=4.84 kg/m3 f.最終用水量（外加劑含固量30%）W=187-4.84(1-30%)=183.61kg/m3g.確定砂率（Sp）坍落度為1060mm的混凝土的砂率參照表4。對(duì)于坍落度大于60mm的混凝土砂率，在表3-4的基礎(chǔ)上，按坍落度每增大20

23、mm，砂率增大1%進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于采用最大粒徑為31.5mm的碎石配制的混凝土，當(dāng)水灰比為0.58時(shí)，其砂率值可取43%。表3-4 混凝土的砂率/%水灰比卵石最大粒徑(mm)碎石最大粒徑（mm）（W/C）1020401620400.42632253124303035293427320.53035293428333338323730350.63338323731363641354033380.7364135403439394438433641g.計(jì)算砂、石用量（S，G）根據(jù)容重法每方混凝土約為2350kg/m3 S+G =2350-322.41-183.61=1843.98 kg/m3 S =18

24、43.980.43=792.91 kg/m3 G =1843.98-792.91=1051.07 kg/m3則基準(zhǔn)混凝土的配合比為：WCSGA單方所需量18432279310514.83.2 礦粉取代礦粉是等量取代，取代的部分礦粉與水泥的比例為1：1。則取代系數(shù)為10%礦粉的混凝土的配合比為：WCS0G0AS單方所需量18429079310514.832同理計(jì)算出:取代系數(shù)為20%礦粉的混凝土的配合比為：WCS0G0AS單方所需量18425879310514.864取代系數(shù)為30%礦粉的混凝土的配合比為：WCS0G0AS單方所需量18422579310514.897取代系數(shù)為40%礦粉的混凝土

25、的配合比為：WCS0G0AS單方所需量18419379310514.8129取代系數(shù)為50%礦粉的混凝土的配合比為：WCS0G0AS單方所需量18416179310514.8161第四章 試驗(yàn)結(jié)果及分析4.1對(duì)水泥流動(dòng)度及凝結(jié)時(shí)間的影響表4-1礦粉對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度及凝結(jié)時(shí)間的影響摻量序號(hào)膠砂流動(dòng)度/mm初 凝/h:min終 凝/h:min基準(zhǔn)水泥1180146256摻10%礦粉2190161286摻20%礦粉3195178308摻30%礦粉4215183345摻40%礦粉5225190370摻50%礦粉6235205411由圖4-1可以看出：同樣的用水量，隨著礦粉的加入，水泥膠砂流動(dòng)度明顯增大

26、，說(shuō)明礦粉可以大大改善混凝土的工作性能。 圖4-1 不同礦粉摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響加入礦粉還可以明顯延緩水泥凝結(jié)時(shí)間。如圖4-2所示。同樣不加減水劑的情況下，基準(zhǔn)水泥的初凝時(shí)間為146min，摻入50%礦粉的水泥則為205min。終凝時(shí)間從基準(zhǔn)水泥的256min延長(zhǎng)到411min。而適當(dāng)延長(zhǎng)水泥的凝結(jié)時(shí)間，對(duì)大體積混凝土非常有利，可以防止水化熱的集中釋放，降低水化熱帶來(lái)的不利影響。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過(guò)30時(shí)，混凝土有開(kāi)裂的危險(xiǎn)。因此摻入礦粉對(duì)控制混凝土溫升有顯著作用。 圖4-2 不同礦粉摻量對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響4.2 對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響表4-2表明，除摻10%及20%礦粉的水泥7d抗壓強(qiáng)

27、度與不摻礦粉的水泥抗壓強(qiáng)度相近外，其余均呈下降趨勢(shì)；摻礦粉的水泥的28d抗壓強(qiáng)度均高于不摻礦粉的水泥抗壓強(qiáng)度。7d與28d水泥抗折強(qiáng)度摻礦粉與不摻礦粉的變化不是很大，但就后期（28d）來(lái)說(shuō)，摻礦粉的抗折強(qiáng)度也是有所提高的。這說(shuō)明：摻入礦粉后可以提高砂漿與粗集料間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。表4-2 水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)摻量序號(hào)抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa7天28天7天28天基準(zhǔn)水泥138.251.77.89.5摻10%礦粉237.652.47.69.2摻20%礦粉336.752.97.68.8摻30%礦粉434.453.67.09.4摻40%礦粉530.955.56.69.5摻50%礦粉626.556.1

28、6.39.74.3 對(duì)坍落度、擴(kuò)展度的影響由表4-3可以看出：在保持用水量和外加劑摻量不變的情況下，隨著礦粉摻量的增加，坍落度呈上升趨勢(shì)，而坍落度損失呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明礦粉具有輔助減水的作用，并可以控制坍落度損失。推測(cè)礦粉的形態(tài)使得礦粉不親水，使得混凝土的需水量減少。由于礦粉的需水量低，可降低混凝土的水膠比，增加混凝土的流動(dòng)性，易泵送，改善混凝土和易性，提高新拌混凝土內(nèi)聚性，改善水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)，增大混凝土密實(shí)性，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。表4-3 坍落度、擴(kuò)展度與礦粉摻量的關(guān)系摻量序號(hào)坍落度/mm一小時(shí)后坍落度損失/mm擴(kuò)展度/mm一小時(shí)后擴(kuò)展度損失/mm基準(zhǔn)混凝土11508023085

29、摻10%礦粉21606523575摻20%礦粉31605524060摻30%礦粉41654026050摻40%礦粉51702027035摻50%礦粉61805275204.4 對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響表4-4 各齡期強(qiáng)度及抗?jié)B性摻量序號(hào)3天抗壓強(qiáng)度/MPa7天抗壓強(qiáng)度/MPa28天抗壓強(qiáng)度/MPa60天抗壓強(qiáng)度/MPa滲水高度/mm基準(zhǔn)混凝土116.324.636.140.3135摻10%礦粉215.722.835.742.0120摻20%礦粉314.121.235.044.8115摻30%礦粉412.919.735.546.6105摻40%礦粉511.018.136.048.185摻50%礦粉

30、69.315.936.852.770通過(guò)圖4-3可以發(fā)現(xiàn)：摻礦粉混凝土3d、7d強(qiáng)度隨著礦粉摻量的增加而明顯降低；28d強(qiáng)度開(kāi)始有增長(zhǎng)的趨勢(shì)；60d混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)明顯高出不摻礦粉的混凝土，并比標(biāo)號(hào)等級(jí)高出了兩個(gè)等級(jí)。效果很好。磨細(xì)礦粉是具有活性效應(yīng)的摻合料，在混凝土中可與水泥水化后的C-H反應(yīng)生成C-S-H等水化產(chǎn)物，這就是所謂的“二次水化反應(yīng)”，在早期，這種反應(yīng)非常緩慢，對(duì)混凝土的早期增強(qiáng)作用不大；混凝土后期，礦粉參與二次水化反應(yīng)，活性效應(yīng)發(fā)揮作用，因此，后期強(qiáng)度有較大幅度的增長(zhǎng)。但從早期強(qiáng)度綜合考慮，以礦粉摻量30%為最佳。 圖4-3 不同礦粉摻量對(duì)各齡期強(qiáng)度的影響從圖4-4的結(jié)果看：混

31、凝土中摻加礦粉，充分發(fā)揮礦粉的微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，使混凝土孔徑細(xì)化，連通孔減少，混凝土密實(shí)性提高。從而使得混凝土抗?jié)B性大幅度提高。 圖4-4 礦粉摻量與滲水高度的關(guān)系4.5 對(duì)水化熱的影響表4-5 礦粉對(duì)水化熱的影響摻量序號(hào)3天實(shí)測(cè)值百分比7天實(shí)測(cè)值百分比基準(zhǔn)混凝土1299100323100摻10%礦粉22719131096摻20%礦粉32478329892摻30%礦粉42167228686摻40%礦粉51976625378摻50%礦粉61806024175由圖4-5可以看出：摻加礦粉，可以有效降低水化熱。而由水化熱產(chǎn)生的內(nèi)表溫差形成的溫度裂縫是混凝土早期開(kāi)裂的主要因素之一。因此，降低水化

32、熱、延緩水化熱的集中釋放對(duì)大體積混凝土而言，是必要的技術(shù)突破。 圖4-5 不同礦粉摻量對(duì)混凝土水化熱的影響4.6 對(duì)成本的影響表4-6 成本比較品種水泥礦粉價(jià)格/t265210按礦粉的摻量30%算，每方混凝土可以節(jié)約成本至少35塊錢(qián)。第五章 結(jié) 論（1）單摻礦粉，在混凝土用水量一定時(shí)，礦粉能增大混凝土的塌落度?；炷了涠入S著礦粉摻量的增加增大，混凝土的塌落度經(jīng)時(shí)損失也逐漸減小而擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率有所增大。（2）單摻礦粉可以延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間，防止水化熱集中釋放。對(duì)大體積混凝土非常有利。（3）單摻礦粉，可以改善砂漿與粗集料間的界面粘結(jié)強(qiáng)度，提高膠砂抗折強(qiáng)度。（4）混凝土中摻入礦粉，可以減少水化熱，降低、延緩溫峰出現(xiàn)的時(shí)間，有利于避免或減少溫差裂縫，非常適用于大體積混凝土。（5）礦粉可以等量取代水泥，大大節(jié)約水泥用量，節(jié)約了成本。（6）摻礦粉混凝土早期強(qiáng)度隨摻量的增多是呈下降趨勢(shì)的。但后期強(qiáng)度明顯高過(guò)了基準(zhǔn)混凝土。從早期強(qiáng)度綜合考慮，以礦粉摻量30%為最佳。（7）礦粉能有效提高混凝土的抗?jié)B性能，從而提高混凝土的耐久性。（8）單摻礦粉，凝結(jié)時(shí)間有所延長(zhǎng)，泌水量有增大的跡象，粘聚性也有所提高，可能會(huì)對(duì)混凝土的泵送帶來(lái)一定的不利影響。因此，實(shí)際中應(yīng)采用礦粉和粉煤灰復(fù)摻配制混凝土。致 謝本篇論文是在張正淑老師的指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和追求真理的執(zhí)著精神使我在試驗(yàn)過(guò)程