超细矿粉对混凝土强度及抗裂性能影响

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发布时间：2021-09-08

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超细矿粉对混凝土强度及抗裂性能影响
王坤，李秋义，宋晓冉
(青岛理工大学土木工程学院。山东青岛266033)
【摘要】研究了超细矿粉在聚羧酸高效减水剂作用下对大掺量粉煤灰、矿粉混凝土强度及抗裂性能的影
响。结果表明：矿物掺合料掺量50％时，单掺I级粉煤灰，混凝土强度能达到基准混凝土的70％，复掺10％超细
矿粉复掺时，粉煤灰混凝土强度提高10％一30％；单掺$95级矿粉时，强度可达到基准混凝土的90％，复掺10％超
细矿粉复掺时，矿粉混凝土强度提高10％～20％；同胶凝材料用量时，粉煤灰和10％的P1000超细矿粉复掺，混凝
土早期开裂面积达到单掺粉煤灰系列的1．2—3倍，矿粉和10％的P1000超细矿粉复掺时，开裂面积可达单掺矿
粉系列的1．4倍。
【关键词】绿色混凝土；强度；早期抗裂；超细矿粉；矿物掺合料
【中图分类号】TU528．44 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2011)03—0004—03
超细矿粉的高细度、高活性使其在混凝土中有较
好的填充性和火山灰活性作用，使混凝土界面区的晶
体数量和孔隙率减少，使水泥石更加致密，超细矿
粉是制备高强度等级绿色混凝土的理想材料。
试验基于“青岛地铁衬砌混凝土配合比设计”项
目，系统研究了单掺粉煤灰、矿粉以及粉煤灰、矿粉分
别与超细矿粉复掺，取代50％水泥时对绿色混凝土强
度及早期抗裂性能的影响。
1 试验原材料
水泥：选用P·I 52．5水泥；粉煤灰：I级灰，45 m
筛余量为10．5％，烧失量为1．2％，需水量比89％；普
通矿粉：$95级矿粉；超细矿粉：P800型和P1000型2
种超细矿粉，P800比表面积≥800m2／kg，P1000比表
面积≥1000m2／kg；粗骨料：5—25mm连续级配的花岗
岩碎石。含泥量为1．0％，压碎指标为15．8％，针片状
含量为8．3％；细骨料：细度模数为2．4的中砂，含泥
量为2．0％；外加剂：聚羧酸减水剂，减水率达30％；
水：自来水。
2 试验方案及试验方法
试验主要研究了粉煤灰和矿粉两种胶凝材料体
系的绿色混凝土的强度及抗裂性能，胶凝材料体系为：
(1) 粉煤灰混凝土系列：单掺50％的粉煤灰、
40％粉煤灰+10％P800超细矿粉和40％粉煤灰+
1O％P1000超细矿粉。
(2) 矿粉混凝土系列：单掺50％的矿粉、40％矿
粉+10％P800超细矿粉和40％矿粉+10％P1000超
细矿粉。
胶凝材料用量分别为350、390、430和470kg／m ，
其中矿物掺合料占胶凝材料总量的50％，试验统一采
用40％的砂率，制备粉煤灰系列混凝土时，外加剂掺
量占胶凝材料总量的1．2％，矿粉系列混凝土外加剂
占1．5％，考虑实际工程情况，通过微调整用水量，控
制坍落度在(180±20)mln。
早期开裂试验按照GB／T50082—2009(普通混凝
土长期性能和耐久性试验方法标准》相关规定，测试
了混凝土试件在约束条件下早期开裂情况。
3 试验结果分析．
3．1 超细矿粉对粉煤灰系列混凝土强度影响
粉煤灰系列混凝土强度数据，见图1。由图1可
以得到：
(1) 当I级粉煤灰掺量50％时，单掺粉煤灰系
列混凝土强度约达到基准强度的70％，同胶凝材料用
量条件下，复掺10％的P1000超细矿粉，混凝土的强
度达到单掺粉煤灰系列的1．1～1．3倍；P1000超细矿
粉对混凝土强度的改善作用随着胶凝材料用量的增
加而提高；复掺10％的P800超细矿粉，胶凝材料用量
350kg／m 时，其对粉煤灰混凝土强度的改善作用不明
显，随着胶凝材料用量的增多，对混凝土强度的改善
效果越明显。基准混凝土28～56d强度最大增幅仅为
5．6％，粉煤灰系列混凝土强度最大增幅达l1．9％。
(2) 超细矿粉细度越大，对混凝土强度的增强
效果越好，3d时，掺加P1000系列混凝土强度为掺加
P800系列的1．1～1．3倍，随着龄期的增长，强度差距
逐渐减少。胶凝材料为350kg／m 时，掺加P1000系列
强度可达到掺加PS00系列1．35倍。
粉煤灰的大量掺入，造成早期粉煤灰玻璃体界面
的火山灰活性不能较好的发挥，因此早期粉煤灰系列
混凝土的强度较低。在掺合料中掺加一定量的超细
矿粉能使水泥石中的胶凝物质的量增加、质改善、减
弱界面过渡层Ca(OH) 结晶的定向排列，填充水泥石
的孑L隙，极大的改善混凝土的界面粘结强度，从而改
善混凝土的力学性能