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磨细矿渣粉和粉煤灰双掺对水泥性能影响的正交试验
2015-08-26 10:23:44   来源:   评论:0 点击:

将活性较差的粉煤灰和活性较好的磨细矿渣粉与水泥一起混合可使各自的性能得到充分的发挥,并能减少水泥熟料的掺量,降低水泥成本;
将活性较差的粉煤灰和活性较好的磨细矿渣粉与水泥一起混合可使各自的性能得到充分的发挥,并能减少水泥熟料的掺量,降低水泥成本;本文试验研究了在水泥中掺磨细矿渣粉和粉煤灰对水泥性能的影响,同时这项研究还可为在混凝土中的双掺混合材、降低混凝土的成本提供参考。

1 试验材料

  水泥:日本小野田水泥P·II52.5;磨细矿渣粉(SP):日本津久见S75级;粉煤灰(F):深圳妈湾电厂I级(MⅠ)、II级(MⅡ)及汕头II级(SⅡ);外加剂:3种萘系减水剂。各原材料的性能指标见表1~表4。

表1 日本小野田水泥的化学组成 % Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 2.4 20.6 5.1 2.7 64.7 1.2 1.9 0.46 -

 

表2 磨细矿渣粉的品质指标
项目 密度
/(g/cm3)
比表面积
/(m2/kg)
含水量
/%
流动度比
/%
活性指数/% SO3
/%
Cl-
/%
Loss
/%
7d 283d
国标要求 ≥2.8 ≥350 ≤1.0 ≥95 ≥55 ≥75 ≤4.0 ≤0.02 ≤3.0
实测值 2.88 409 0.08 95 60.2 94.3 0.37 0.01 0.36

 

表3 粉煤灰的品质指标 % 级别 45μm筛余/% 需水量比 Loss 含水量 SO3 MⅠ 9.8 95 0.8 0.0 0.9 MⅡ 20.0 100 2.0 0.20 0.9 SⅡ 20.0 100 2.0 0.02 0.9

 

表4 减水剂的主要品质指标 序号 型号 含固体量/% 水泥净浆流动度/mm 减水率/% 参考掺量/% A BW-2-1 20.0 240 21 3.5 B KFDN-SP8 39.8 241 20 2.2 C SPP-HP 37.0 204 20 1.8

 

2 试验方法

  水泥的物理性能检验按GB/T 1346-2001、GB/T 2419-1994及GB/T 17671-1999进行;水泥(掺减水剂)的净浆流动度按GB/T 8077-2000<混凝土外加剂匀质性试验方法>进行。

3 试验方案与结果

  首先进行单掺磨细矿渣粉的试验,所配制的样品以I-××(××为磨细矿渣粉掺量)表示,样品的物理性能见表5。
  


  在单掺试验的基础上,采用L9(34)正交试验设计方案(见表6)配制样品,试验结果及分析见表7、表8。表7中性价比为28d抗压强度比/胶结料单价比。表8中仅分析了减水剂品种对净浆流动度的影响。

表6 L9(34)因素水平表 因素 水平 SP/% F/% 粉煤灰品种 减水剂品种 1 30 10 MⅠ A 2 35 15 MⅡ B 3 40 20 SⅡ C

 


 

表8 对水泥性能影响的极差分析
性能指标 对胶砂流动度影响/MM 对3D抗压影响/MPA 对7D抗压影响/MPA 对28D抗压影响/MPA 对60D抗压影响/MPA
影响因素 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种
分析 K1 201 197 203 19.5 20.3 18.0 29.3 32.2 29.1 54.3 56.8 53.9 67.6 68.7 65.4
K2 200 201 199 17.8 17.7 16.7 29.5 29.1 28.6 54.2 53.9 53.2 66.2 66.7 66.9
K3 200 203 199 15.3 14.5 17.8 27.8 25.3 28.9 52.1 49.9 53.6 65.4 63.8 66.9
极差 1 6 4 4.2 5.8 1.3 1.7 6.9 0.5 2.2 6.9 0.7 2.2 4.9 1.5
性能指标 对标准稠度
用水量影响/%
对初凝时间影响
/(h:min)
对终凝时间影响
/(h:min)
对净浆流动度影响
/mm
对性价比影响
影响因素 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 SP F 粉煤灰品种 减水剂品种 SP F 粉煤灰品种
分析 K1 29.1 29.1 29.5 4:23 4:02 4:26 5:36 5:12 5:42 263 261 259 271 104 104 102
K2 29.2 29.3 29.3 4:32 4:30 4:32 5:48 5:42 5:42 259 264 262 251 105 105 104
K3 29.5 29.5 29.1 4:43 5:06 4:41 5:42 6:12 5:42 264 261 264 264 101 101 104
极差 0.4 0.4 0.4 0:20 1:04 0:15 0:12 1:00 0 5 3 5 20 4 4 2

 

4 结束语

  磨细矿渣粉单掺时,随掺量的增加,其胶结料的标准稠度用水量逐渐增加,凝结时间延长(掺量≤45%时),净浆流动度增加,胶砂流动度略有减小;早期强度有所下降;60d强度基本相当。
  在试验配比范围内双掺磨细矿渣粉和粉煤灰时,粉煤灰的掺量对凝结时间和强度的影响较显著,对标准稠度用水量、净浆及胶砂流动度影响较小;磨细矿渣粉掺量对早期强度影响较显著,对28d、60d强度及其它性能的影响较小;粉煤灰品种对各项性能影响均不甚显著;而减水剂的品种对净浆流动度的影响较显著。
  综合比较胶结料28d强度等与单价的性价比,可见磨细矿渣粉掺35%、粉煤灰掺15%(Ⅱ级灰)时的性价比较高。
  用磨细矿渣粉和粉煤灰取代部分水泥,可降低成本,延缓水化热高峰期,抑制温度应力缝的产生,减少大体积混凝土裂缝产生的因素。特别是掺入的磨细矿渣粉填充于水泥石孔隙中,使混凝土结构更加密实,可提高混凝土的抗渗等耐久性能。
  一般认为高强度等级硅酸盐水泥,不宜在大体积混凝土中使用。本正交试验通过在该水泥中的复合双掺,改善了胶结料的性能,为其在大体积基础混凝土中的应用提供了参考数据,使得高强度等级的硅酸盐水泥有了更广阔的应用市场。

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