球磨粉煤灰复合掺合料性能研究

2.1  掺合料配比

配比设计采用 “ 等量取代法 ”， 复合掺合料中水泥所占重量不变 ， 水泥占胶凝材料总量的 ５０％ ， 粉煤灰和矿渣粉分别以 ３∶７、４３∶６、５３∶５、６３∶４ 的比例复掺替代 ５０％ 的水泥 。 其中水 ２２５ｇ， 复合掺合料 ４５０ｇ， 标准砂 １３５０ｇ。

复合掺合料的配比及编号如表 ５ 所示 。 

2.2  复合掺合料凝结性能

复合掺合料的初凝时间如表 ６ 所示 。

由表 ６ 可以看出 ， 随着粉煤灰掺量的增加 ， 初凝时间的变化规律性并不是很强 ， 这主要是由于助磨剂 的加入在粉煤灰颗粒的周围附着一层油膜 ， 阻止其水化 ， 使得凝结时间变长 ； 而另一方面 ， 助磨剂的加入导致粉煤灰细度变小 ， 比表面能增大 ， 导致水泥的水化速度加快 ， 凝结时间变短 ［３］。 综合上述实验结果 ， 掺合料初凝时间与纯水泥的比值均小于 ２００％ ， 符合相关标准的要求 。 

2.3  复合掺合料流动性能

复合掺合料的流动度如表 ７。 

从表 ７ 可以看出 ， 在用水量不变的情况下 ， 砂浆的流动度比会随着粉煤灰用量的逐渐增大 ， 通过这种现象可以明显的看出粉煤灰用量对砂浆流动度的影响 ， 即流动度与粉煤灰的用量成正比 ［４］。 造成上述现象的原因主要有两个 ， 在当用水量不变的大前提下 ， 一是粉煤灰和水泥的颗粒形状不同 ， 前者为球形颗粒 ， 而后者大多为不规则的多面体 ， 粉煤灰加入水泥中 ， 粉煤灰颗粒在水泥颗粒中起到了与轴承中滚珠相似的作用 ， 大大降低了水泥颗粒流动所出现的摩擦力 ［５］。 二是粉煤灰经过磨细处理 ， 经过处理后的粉煤灰的粒径较之水泥的粒径会小很多 ， 水泥与水泥之间 的颗粒间隙被粉煤灰填充 ， 从而改善了材料颗粒之间的级配 ［６］。 综合上述研究结果可知 ， 所有组成的复合掺合料流动度均高于纯水泥砂浆对比样 ， 满足相关标准对流动度比高于 ９５％ 的要求 。

2.4  复合掺合料力学性能

用试验机对到达预设龄期的砂浆试样进行力学强度的测定 。 表 ８ 给出的是 ３ｄ 的力学性能 。 

根据表 ８ 显示 ， 在 ３ｄ 龄期时 ， 粉煤灰掺入量的增加会对砂浆的力学强度造成负提升 。 并且在粉煤灰的掺量相同时 ， 粉煤灰细度的减小也会对砂浆的力学强度产生比较差的影响 。

表 ９ 给出的是 ７ｄ 的力学性能 。 

根据表 ９ 数据结果显示 ， 在 ７ｄ 龄期时 ， 砂浆的抗压抗折的强度规律与 ３ｄ 的几乎一致 ——— 煤灰掺入 的增加会对砂浆的力学强度造成负提升 。 并且 ， 在粉煤灰的掺量相同时 ， 粉煤灰细度的减小也会对砂浆的力学强度产生比较差的影响 。 掺入粉煤灰的砂浆的强度与纯水泥的砂浆之间还是有着一定的差距 ， 但与 ３ｄ 龄期相比 ，７ｄ 龄期的力学强度都有了一定的增长 ， 缩小了与纯水泥砂浆的差距 。

综合上述实验结果 ，Ｆ６０Ｓ７、Ｆ６０Ｓ６、Ｆ６０Ｓ５、Ｆ９０Ｓ７、Ｆ１２０Ｓ７、 组成的掺合料的抗压强度与纯水泥的比值均大于 ７０％ ， 符合相关标准的要求 。 其中 Ｆ６０ 的磨细粉煤灰的活性最好 。

表 １０ 给出的是 ２８ｄ 的力学性能 。  

根据表 １０ 数据结果所示 ， 当达到 ２８ ｄ 时 ， 绝大部分掺入粉煤灰的砂浆均接近纯水泥的普通砂浆的力学强度 ， 其中粉煤灰细度较小的试件尤为明显 。 虽然由于粉磨时间和粉磨条件的不足 ， 与纯水泥的砂浆试件的强度还有差距 ， 但差距很小 ， 这主要是由于火山灰效应 ， 粉煤灰中的玻璃体是硅酸铝质的 ， 这种成分会在水分子的参与下 ， 与水泥水化产生的氢氧化钙进行活性反应 。 促进了砂浆强度的增长 。

当粉煤灰与矿渣粉比例为 ５∶５ 和 ６∶４ 时 ， 试件的力学强度明显高于其他比例 ， 但掺入的粉煤灰超过一定的比例时 ， 会导致砂浆力学性质下降 。 在粉煤灰的掺量相同时 ， 试件的抗压强度和抗折强度随着粉煤灰细度的减小而增加 。 其中力学强度出现下降的砂浆可能是因为掺入的粉煤灰细度过低 ， 导致砂浆强度增长缓慢所引起的 。 

综合上述实验结果 ， 三组粉煤灰组成的掺合料中除了 Ｆ６０ Ｓ７、 Ｆ９０ Ｓ５、 Ｆ１２０ Ｓ６、 Ｆ１２０ Ｓ４ 四组砂浆 ， 抗压强度比值均大于 ９５％ ， 符合相关标准的要求 。 其中 Ｆ９０Ｓ７ 的复合掺合料的活性最好 。