矿粉掺量对混凝土性能的影响试验

矿粉掺量对混凝土性能的影响试验

徐红益

台州市建设市政工程检测中心有限公司  318000

【摘要】为研究矿粉掺量对混凝土性能的影响，通过试验分析方法，分析总结了矿粉掺量对混凝土拌和性、力学性能、抗渗性、混凝土碳化等造成的影响，研究结果表明，在混凝土中加入适量的矿粉，有助于改善混凝土的性能，提升工程项目的总体质量，但需要严格控制好矿粉的掺加量，过多或者过少，都会对混凝土的性能造成不良影响，甚至会起到适得其反的效果，需要高度重视。

【关键词】矿粉；产量；混凝土；力学性能

【引言】矿粉通常应用在高强度泵送混凝土中，在高层建筑、桥梁工程、水利工程混凝土施工中都有很好的应用，用矿粉取代等量水利，既能控制水化热形成的裂缝，还能降低施工成本，并改善混凝土的性能，具有良好的应用价值。在混凝土配制中掺入矿粉的量不同，对混凝土性能造成的影响也不相同。掺入矿粉的混凝土，其早期强度几乎不会受到影响，但后期强度会因为矿粉掺量的不同，混凝土强度增长速度也不相同，矿粉掺入量越大，则混凝土后期强度增长速度越快。研究矿粉掺量对混凝土性能的影响，有助于更好的推广矿粉混凝土施工技术，促使我国建筑工程事业持续稳定的发展。

1、试验材料的选择

为研究矿粉掺量对混凝土性能的影响，选择S95级矿粉作为本次研究对象，此种矿粉的比表面积为425㎡/kg，密度为2.9g/cm3，烧失量为0.71%，流动比为为101%；水泥选择普通硅酸盐水水泥；砂选择天然河砂，细度模数为2.7，含泥量不超过0.8%，表观密度为2630kg/m³；碎石选择粒径在5~25mm之间的连续级配碎石，碎石的含泥量不超过0.6%，压碎指数控制在10%左右；外加剂可选择JC-2高效标准减水剂。

2、确定配合比

在正式试验前，为保证试验的有效性和权威性，选择以C30混凝土作为试验对象，通过多次配合比试验，确定最佳的混凝土配合比，共配制四组混凝土，其中一组为对照组不加矿粉，其余三组为试验组掺入不同量的矿粉，通过对比分析的方法，来验证矿粉掺量对混凝土性能的影响，每组混凝土配合比如表1所示：

表1 C30混凝土配合比表（kg/m³）

3、矿粉掺量对混凝土性能的影响

3.1对混凝土拌和性能的影响

按照表1所确定的配合比，对照组的坍落度为16.5cm，混凝土初凝时间为600min，终凝时间可达到795min；试验组1混凝土的坍落度为18.5cm，混凝土初凝时间为610min，终凝时间可达到735min；试验组2混凝土坍落度为18.0cm，混凝土初凝时间为645min，终凝时间可达到815min；试验组3混凝土的坍落度为17.5cm，混凝土初凝时间为760min，终凝时间可达到910min。

从上述几组数据中能够清楚看出，在混凝土配制中加入适量的矿粉，能够很好的改善混凝土的坍落度以及流动性，而且还有很好的减水效果，可降低水化热，控制混凝土裂缝【1】。在水灰比保持不变的基础上，随着矿粉掺量的增加，混凝土会出现不同程度的泌水现象促使混凝土的站聚性增强，但和易性会降低。和对照组相比，试验组1、2、3都有良好缓凝效果，矿粉掺入量越大，混凝土固化凝结时间就越长。

3.2对混凝土力学性能造成的影响

同样按照表1所示的配合比，矿粉掺入量不同，混凝土的力学性也存在一定的差异。比如：对照组混凝土28天抗折强度为4.2MPa，7天抗压强度为33.2MPa，28天抗压强度为41.3MPa；试验组1混凝土28天抗折强度为4.1MPa，7天抗压强度为31.2MPa，28天抗压强度为40.1MPa；试验组2混凝土28天抗折强度为4.1MPa，7天抗压强度为30.7MPa，28天抗压强度为37.0MPa；试验组3混凝土28天抗折强度为4.2MPa，7天抗压强度为28.1MPa，28天抗压强度为36.7MPa。

从上述几组数据中能够清楚看出，在混凝土配制中，加入适量的矿粉，对混凝土抗折强度造成影响比较小，对大体积混凝土而言，几乎可忽略不计。但随着矿粉掺量的增加，混凝土在7的天和28天时，其抗压强度要比不加矿粉混凝土的抗压强度逐步降低【2】。

3.3对混凝土抗渗性能造成的影响

抗渗性也是混凝土的主要性能之一，任何建筑工程对抗渗性都有严格要求，如果抗渗性不达标，项目建成后会发生渗漏水问题，影响使用的安全性，以及相关性能和作用的发挥。对配制好的四组混凝土用渗水高度法测试抗渗性，选择的试件规格统一，都是上口内部直径17.5cm，下口内部直径18.5cm，高度为15cm的圆台试件，在抗渗性试验的24小时之内，严格控制水压在1.2MPa左右，等试验完成后，等间距布设10个监测点，检测渗水高度值。每组选择6个试件进行渗水试验，最后取平均值作为本次抗渗试验的最终结果，具体的试验结果为：对照组试块渗水高度为12.6cm，试验组1渗水高度为2.8cm，试验组2渗水高度为9.7cm，试验组3的渗水高度为10.2cm。

从这几组数据中能够看出，在混凝土中掺入适量的矿粉，混凝土的抗渗性明显增加。在配制混凝土中，用等量矿粉来取代水泥，可增加混凝土中细小颗粒的数量，从而对混凝土的空隙进行填充，提升混凝土的总体密实度，达到了增强混凝土抗渗性的目的。但随着混凝土中矿粉掺入量的增加，混凝土抗渗性存在先增加，后又减少的问题，主要原因是随着混凝土中矿粉掺入量的增加，混凝土早期收缩性也会随之增加，致使混凝土在硬化中出现了微裂缝，形成了渗水通道，提升了水的渗透高度。因此，在混凝土配制中需要控制好矿粉的掺入量，不宜过高，否则会难以保证工程项目对抗渗性的需求【3】。

3.4对混凝土碳化造成的影响

混凝土碳化对工程项目使用的安全性，以及使用寿命的提升有很大影响，因此，矿粉掺入对混凝土碳化的影响也需要进行分析研究。可选择在一定浓度的二氧化碳其他介质中测定各试件的碳化程度，每块试件的规格和尺寸要统一，本次试验中选择的试件尺寸为10cm×10cm×30cm，并用石蜡进行密处理，最终的碳化试验结果为：对照组混凝土试块和试验组1、2、3的结果相同，在3天、7天、14天碳化深度都是0mm，到28天时增加到1mm。这就能够充分说明，在混凝土中掺入矿粉和不掺入矿粉，对混凝土碳化情况几乎没有影响。

【结束语】

综上所述，结合理论实践，对矿粉掺量对混凝土性能的影响进行了试验分析，分析结果表明，在混凝土配制中加入适量的矿粉，可适当减水效果，而且不具有良好的缓凝作用，但同时也会降低混凝土在7天和28天时的抗压强度。而矿粉的掺量可改善混凝土的耐久性、抗渗性，但随着矿粉掺量的增加，抗渗性存在先提升，后降低的趋势，因此，在配制混凝土中要好矿粉的掺入量。掺入矿粉对混凝土碳化没有影响，但可以等量代替水泥，以控制水化热形成的裂缝，提升混凝土的总体性能。

【参考文献】

[1]罗小博,宋彧,郭启明,高旭东.粉煤灰掺量对混凝土力学性能影响的试验研究[J].混凝土,2021(08):88-90+95.

[2]雷小磊,崔玉龙.水泥掺量对沥青混凝土性能影响的试验研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2021,39(03):7-10+26.

[3]张志彪,郭蒙蒙,朱茹琳,冯仲仁.钢纤维掺量对混凝土抗拉疲劳性能影响的试验研究[J].中外公路,2021,41(02):291-295.