[摘要]采用不同品種和摻量的礦物摻合料進行單摻或雙摻，分別對水泥凈漿粘度進行了測試，分析了粘度的變化規(guī)律;并在此基礎(chǔ)上，更進一步地研究了摻合料對高性能混凝土粘度的影響。結(jié)果表明：單一摻合料依據(jù)自身特點不同對水泥凈漿與新拌高性能混凝土粘度具有增強或削弱作用，且兩者粘度變化規(guī)律具有一致性;而雙摻摻合料按不同比例進行復(fù)合，可發(fā)揮出各種摻合料的性能互補優(yōu)勢。

　　[關(guān)鍵詞]礦物摻合料;粘度;水泥凈漿;高性能混凝土

　　0前言

　　隨著混凝土結(jié)構(gòu)形式的多樣化發(fā)展，各種超高層、超跨度、超大型混凝土構(gòu)筑物，以及在特殊環(huán)境下使用的重大混凝土結(jié)構(gòu)被大量建造，使得工程混凝土對工作性、耐久性和體積穩(wěn)定性提出了越來越高的要求，高性能混凝土以其獨特的優(yōu)越性在混凝土施工中得到了廣泛的應(yīng)用。為滿足高性能混凝土的性能要求，采用高標(biāo)號水泥和提高水泥用量的傳統(tǒng)配合比設(shè)計方法存在諸多問題。水泥用量過大會導(dǎo)致凝結(jié)硬化時間縮短，短時間內(nèi)水化放熱量迅速增加，不利于混凝土工作性的長時間保持，而且也會增大混凝土收縮開裂的風(fēng)險。

　　建筑論文投稿刊物：《混凝土世界》(月刊)曾用刊名：(建筑裝飾材料世界)1980年創(chuàng)刊，是我國混凝土材料與工程行業(yè)的綜合性專刊，中國混凝土與水泥制品協(xié)會將其作為指定會刊。刊載的資訊，涵蓋國家產(chǎn)業(yè)政策解讀與行業(yè)經(jīng)濟運行的分析，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量技術(shù)規(guī)范、指南，國內(nèi)外混凝土材料與工程科技最新進展，市場需求信息與展望，以及行業(yè)與企業(yè)發(fā)展動態(tài)等內(nèi)容，具有權(quán)威性、前瞻性及專業(yè)性。

　　近年來，利用活性礦物摻合料來代替高性能混凝土中的部分水泥，已成為高性能混凝土配制過程中不可或缺的重要組成部分。然而，礦物摻合料對高性能混凝土粘度影響的相關(guān)研究成果卻鮮有報道。摻合料若使用不當(dāng)，造成混凝土粘度過大，流動性下降，容易引發(fā)混凝土攪拌時間過長，泵送壓力過大，不易振搗;而當(dāng)混凝土粘度過低時，易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)粘聚性差，離析、泌水等多種不良問題，從而很大程度上限制了高性能混凝土的推廣與應(yīng)用。

　　1試驗方法

　　(1)水泥凈漿測量其流動度，具體試驗方法參照GB/T8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》的流動度測試方法，水泥凈漿采用旋轉(zhuǎn)粘度計測量其塑性粘度。

　　(2)粘度測定方法：先將被測的水泥凈漿小心注入測試容器，直至漿體表面達到錐形面下部邊緣，再將轉(zhuǎn)筒插入凈漿中直至完全浸沒。然后，將轉(zhuǎn)筒掛鉤懸掛于儀器過渡螺桿上。這時起動電機，轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)并從開始晃動到對準(zhǔn)中心，為加速對準(zhǔn)中心，可將測試器在托架上前后左右微量移動，當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定逐漸增大，并第一次出現(xiàn)下降時，讀出下降之前最大的數(shù)值即可。如果讀數(shù)百分比小于10時，應(yīng)當(dāng)調(diào)換直徑大一號的轉(zhuǎn)筒。

　　(3)混凝土工作性能試驗方法參照GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進行。混凝土拌合物粘度測試：將坍落度筒倒放置于平整地面上，裝滿混凝土并抹平表面，從一瞬間提起坍落度筒開始計時到可以從筒中第一時間看到光線透出為止，此段時間即為倒坍時間，用以表征混凝土的粘度。

　　2水泥凈漿粘度試驗

　　為了有效研究粉煤灰、礦粉作為摻合料對高性能混凝土粘度的影響，試驗先通過固定膠凝材料總用量，在不同水膠比情況下，分別對單摻和雙摻摻合料的水泥凈漿粘度加以研究，單獨考慮摻合料的摻量和比例對水泥凈漿粘度的影響。以此為基礎(chǔ)，從而為摻合料對高性能混凝土粘度的影響研究提供理論依據(jù)。

　　2.1單摻礦物摻合料水泥凈漿配合比設(shè)計及試驗結(jié)果

　　試驗選取生態(tài)普通硅酸鹽42.5水泥，并分別單獨摻入粉煤灰、礦粉，然后進行水泥凈漿流動度和粘度測試，在不同水膠比下，分析不同礦物摻合料及摻量對水泥凈漿流動度和粘度的影響。

　　2.1.1單摻粉煤灰的水泥凈漿粘度試驗

　　本試驗將粉煤灰作為摻合料，測定不同水膠比(0.3、0.35、0.4、0.45、0.50)下，分析粉煤灰不同摻量(0、15%、30%、45%、60%)分別對水泥凈漿流動度和粘度的影響。

　　2.1.2單摻礦粉的水泥凈漿粘度試驗

　　本試驗將礦粉作為摻合料，測定不同水膠比(0.3、0.35、0.4、0.45、0.50)下，分析礦粉不同摻量(0、15%、30%、45%、60%)分別對水泥凈漿的流動度和粘度的影響。

　　2.2試驗結(jié)果分析

　　2.2.1單摻粉煤灰對水泥凈漿粘度的影響

　　單摻粉煤灰時，在不同水膠比下，隨著粉煤灰摻量的增加水泥凈漿的流動度都不斷增大，粘度呈現(xiàn)相反的變化趨勢，并且當(dāng)水膠比越大時，這種變化趨勢越明顯。在水膠比為0.5時，粉煤灰摻量由0增大到60%，此時粘度值降低了87.3%。這說明粉煤灰的摻入提高了漿體的流動性，有效降低了水泥凈漿的粘度。其主要原因有三：其一，粉煤灰顆粒粒徑比水泥的要小、比表面積大，嵌入在水泥顆粒之間由于緊密堆積效應(yīng)，可以擠出水泥顆粒孔隙間填充水的量，有效增大凈漿的水膠比，提升漿體的流動性;其二，通過原材料檢測數(shù)據(jù)可看出，粉煤灰的需水量比達到98%，水分吸附性很小，具有一定的減水作用，增大了砂漿的流變性能;其三，粉煤灰的主要成份為海綿玻璃體和鋁硅酸鹽玻璃微珠，這些球形的微珠均勻分布在水泥顆粒之中起到滾珠效應(yīng)，弱化了水泥顆粒之間的黏聚作用，使得水泥凈漿粘度不斷降低。

　　2.2.2單摻礦粉對水泥膠漿粘度的影響

　　單摻礦粉時，在不同水膠比下，隨著礦粉摻量的增加水泥膠漿的流動度都不斷減小，而粘度值卻不斷增大。這一變化規(guī)律與粉煤灰對水泥凈漿粘度的影響剛好相反。水膠比越低，隨著礦粉摻量的遞增粘度值增加幅度也越大。當(dāng)水膠比為0.3，礦粉摻量由0增加到60%時，水泥凈漿的粘度值增大了59.0%。這說明礦粉的摻入降低了漿體的流動性，一定程度上增大了水泥凈漿的粘度。主要是由于礦粉細度高于水泥，根據(jù)原材料檢測結(jié)果比表面積為430m2/kg，過大的比表面積導(dǎo)致顆粒表面裹覆的水分增加，使得需水量增大，而水泥凈漿中的總用水量不變，從而導(dǎo)致水泥凈漿的流動性降低、粘度增大。

　　2.3雙摻礦物摻合料的水泥凈漿粘度試驗

　　為優(yōu)化粉煤灰和礦粉雙摻摻合料膠凝體系的組成，采用正交試驗方法安排凈漿試驗。選取粉煤灰摻量(0、15%、30%)、礦粉摻量(0、15%、30%)、水膠比(0.4、0.45、0.50)為影響因素，每因素設(shè)置三水平，設(shè)計為L9(34)正交表，考核指標(biāo)有凈漿流動度和粘度。依據(jù)試驗方案，分別摻入不同比例的粉煤灰和礦粉，然后進行水泥凈漿粘度測試，從而得出影響水泥凈漿粘度的主次要因素。

　　同時摻入粉煤灰和礦粉對水泥凈漿粘度的影響因素由大到小依次為：A>C>B(水膠比>礦粉摻量>粉煤灰摻量)，即水膠比對同時摻入粉煤灰和礦粉的水泥凈漿的粘度影響最為顯著，較其他兩個因素(粉煤灰摻量和礦粉摻量)影響大得多，隨著水膠比增大，粘度逐漸減小;其次是礦粉摻量對水泥凈漿粘度的影響程度較高，而粉煤灰摻量對水泥凈漿粘度的影響程度最低、最不顯著。隨著水膠比的增大，凈漿流動度大幅增加，粘度急劇減小;當(dāng)在相同水膠比為0.4時，摻入等量的粉煤灰和礦粉，隨著摻量由0增大到30%，流動度減少了5mm，相應(yīng)的粘度值增大了2205mPa·s。這說明在相同摻量情況下，基于單摻下各自的不同作用功效，礦粉的增粘作用要表現(xiàn)得更強烈一些。因此，礦粉的極差要大于粉煤灰，對水泥凈漿粘度的影響程度要稍大一些。

　　3復(fù)摻礦物摻合料混凝土試驗

　　固定單方混凝土中砂、石、水用量不變，分別為：700kg、1140kg、160kg。開展試驗分別測定單摻或雙摻粉煤灰、礦粉兩種礦物摻合料時，其不同摻量對混凝土的坍落度、擴展度和倒坍時間的影響。在新拌高性能混凝土中，當(dāng)膠凝材料用量和水膠比一定時，與基準(zhǔn)混凝土的坍落度、擴展度和粘度比較后可知，單摻粉煤灰時，隨著粉煤灰摻量由0增加到30%，混凝土的坍落度、擴展度逐漸變大，增加幅度分別為10.9%、7.0%，而倒坍時間卻逐漸減小，即由2.97s降低到2.01s，說明粘度越來越小;單摻礦粉時，隨著礦粉摻量由0增加到30%，混凝土的坍落度、擴展度逐漸減小，降低幅度分別為2.2%、3.4%，而倒坍時間卻逐漸增大，即由2.97s增加到3.52s，說明粘度越來越大。

　　在粉煤灰摻量為15%，當(dāng)復(fù)摻礦粉摻量為粉煤灰摻量2倍時，相對于單摻粉煤灰的新拌高性能混凝土倒坍時間減少了0.32s;在礦粉摻量為15%，當(dāng)粉煤灰摻量為礦粉摻量2倍時，相對于單摻礦粉的新拌高性能混凝土倒坍時間減少了0.72s;而在粉煤灰和礦粉摻量相同都為15%時，混凝土的倒坍時間最短，小于兩者單摻時的坍落度值。這是由于：一方面，粉煤灰具有的形態(tài)效應(yīng)，內(nèi)含大量球狀玻璃微珠在拌合物中起到潤滑作用，一定程度上可提升拌合料的流動性。

　　4結(jié)論

　　本文通過試驗研究了不同礦物摻合料粉煤灰和礦粉，分別采用單摻與雙摻方式及不同摻加比例下對高性能混凝土粘度的影響。通過試驗分析得出以下結(jié)論：

　　(1)在水泥凈漿中摻入不同品種及摻量的礦物摻合料對膠漿粘度也會造成不同的影響。在不同水膠比下，單摻粉煤灰時，其水泥凈漿粘度隨著摻量的增加而減小，并且水膠比越大這種變化趨勢越明顯;而單摻礦粉時，其變化規(guī)律與粉煤灰對水泥凈漿粘度的影響剛好相反。

　　(2)通過正交試驗設(shè)計分析方法，可得出雙摻粉煤灰和礦粉對水泥凈漿粘度影響因素的大小，其中水膠比最為顯著，礦粉次之，而粉煤灰影響程度最小。

　　(3)在新拌高性能混凝土中，保持膠材總量和水膠比不變，分別單摻粉煤灰、礦粉，可使混凝土粘度具有減小或增大兩種變化趨勢，與單摻礦物摻合料在水泥凈漿中的表現(xiàn)規(guī)律具有一致性。

　　(4)雙摻粉煤灰和礦粉，固定水膠比和膠材總量一定，當(dāng)兩者摻量互為倍數(shù)關(guān)系時，復(fù)合后的新拌高性能混凝土粘度降低，低于兩者單摻時的粘度值;當(dāng)粉煤灰與礦粉的摻加比例相同都為15%時，復(fù)合后的粘度值達到最小，此時兩者的顆粒級配組成趨于最優(yōu)。

　　參考文獻：

　　[1]彭祥富.基于外加劑和礦物摻合料復(fù)摻的機制砂高性能混凝土耐久性研究[D].重慶交通大學(xué),2019.

　　[2]倪倩,霍冀川,牛云輝,周祥.礦物摻合料對高鋁水泥強度影響的研究[J].混凝土與水泥制品,2016(11):1-5.

　　作者：張智遠