边 丽
(山西医科大学基建处，山西太原 030001)
0 引言
随着高性能混凝土技术在我国的发展，优质矿物掺合料已经成为对混凝土改性的一种重要组分，被誉为高性能混凝土的“第六组分”［1，2］。用粉煤灰取代部分水泥可以减少水化热、降低空隙率、减小干燥收缩，但其早期活性低，限制了混凝土的早期强度发展［3］。硅灰是SiO2含量高的超细粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期强度，但对坍落度有不利影响［4］。超细矿物掺合料是配制自密实高性能混凝土的关键技术之一，其能填充于水泥颗粒空隙之间，大幅度降低混凝土空隙尺寸与连通性，改善水泥石中胶凝材料的组成，优化混凝土微结构，同时超细矿物掺合料可以提高体系的堆积密度，置换出水泥堆积系统的颗粒间隙水，改善混凝土的工作性能，这是自密实混凝土所需的必要条件［5］。
马杰等采用Ⅰ级粉煤灰和硅灰作为细掺合料，进行了混凝土配合比优化设计，成功地研制出满足高位抛落施工工艺要求的、流动性好、不离析泌水、具有自密实性和适宜膨胀性能的C80钢管混凝土［6］。徐亦东等在试验的基础上研究了矿物掺合料单掺和复掺时对水泥砂浆流动性及1 d早期强度的影响，研究发现矿物掺合料的使用可以提高胶砂的流动度，却降低了胶砂的早期强度［7］。
本文通过试验研究硅灰、粉煤灰及超细粉的不同掺配组合及比例条件下水泥浆体的流动性，为自密实混凝土的配合比设计提供依据。
1 原材料
水泥:新绛县威顿52.5普通硅酸盐水泥，28 d抗压强度62.6 MPa。
硅灰:忻州铝合金厂，SiO2含量94.8%，比表面积20 000 m2/kg。
粉煤灰:榆社电厂粉煤灰，细度9.7，需水比94.6%。
超细粉:闻喜县彤阳建材有限公司S95超细矿渣粉。
减水剂:西卡聚羧酸系高效减水剂，减水率30%。
2 试验方法
2.1 方法
采用粉煤灰、硅灰、超细粉分别单掺及粉煤灰、硅灰与超细粉三掺的技术方案，胶凝材料总用量为300 g，用水量为105 g和87 g，减水剂掺量为3.6 g～7.2 g。
2.2 仪器
水泥净浆搅拌机;截锥圆模:上口直径36 mm，下口直径60 mm，高度为60 mm，内壁光滑无接缝的金属制品;玻璃板(400 mm×400 mm，厚5 mm);秒表;钢直尺(300 mm);刮刀;药物天平(称量100 g，分度值 0.1 g);药物天平(称量 1 000 g，分度值 1 g)。
2.3 试验步骤
1)将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均匀擦过，使其表面湿而不带水渍;
2)将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用;
3)称取水泥等胶结料，倒入搅拌锅内;
4)加入一定掺量的外加剂及87 g或者105 g水，搅拌180 s;
5)将搅拌好的净浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方向提起，同时开启秒表计时，让水泥净浆在玻璃板上流动，至少30 s，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水泥净浆流动度。
3 试验结果与分析
3.1 粉煤灰掺量对浆体流动性的影响
粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，其有“微填充”和“滚珠轴承”作用。在水泥中掺入粉煤灰除了可以减少水化热从而减小干燥收缩外，细小的粉煤灰颗粒会部分填充水泥颗粒间隙，降低空隙率，并使浆体释放水分起到润滑作用，浆体流动性会随着粉煤灰的掺量增加而增大;但当掺量大于一定值后，大量的玻璃微珠会对减水剂和水进行强烈吸附，增大了水泥颗粒间的摩阻，反而降低了水泥浆的流动性。
3.2 硅灰掺量对浆体流动性的影响
硅灰是SiO2含量高的超细粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期强度，但其密度小细度大，比表面积远远大于水泥颗粒，会吸附大量的减水剂和水，增大了浆体的粘性，因而导致水泥浆体流动性减小。
3.3 超细粉掺量对浆体流动性的影响
超细矿粉颗粒细小表面棱角分明，能填充于水泥颗粒空隙之间，大幅度降低浆体空隙尺寸与连通性，并且置换出大量的间隙水，因而浆体需水量低，增大了浆体的流动性。但掺量超过15%，浆体会出现泌水现象，测试结果离散性变大。
3.4 粉煤灰、硅灰与超细粉三掺时减水剂掺量对浆体流动性的影响
为了充分利用和发挥粉煤灰、硅灰与超细粉等矿物掺合料对自密实高强混凝土的性能的改善作用，得到合理的自密实混凝土配合比，通过试验确定胶凝材料300 g，掺粉煤灰25 g，硅灰25 g，超细粉20 g，用水量分别为105 g和87 g的试验方案，通过调整减水剂掺量的变化，测试了水泥浆体的流动度，研究了其流动性受减水剂掺量的影响规律。结果如表1所示。
表1 减水剂对掺粉煤灰、硅灰与超细粉的水泥净浆流动度的影响
此试验方案的掺配比例下，水泥浆体流动度随着减水剂掺量的增加而增大，用水量为105 g和87 g均有相同趋势，减水剂掺量从1.2%～2.4%，流动度一直在增大，最佳掺量需结合自密实混凝土相关试验进行确定。
4 结语
1)粉煤灰、硅灰与超细粉等矿物掺合料作为高性能混凝土的“第六组分”，对混凝土改性起到至关重要的作用，对水泥净浆流动性的表现有不同的功能调整作用。粉煤灰的掺入使浆体流动性先增大后减小;流动性随硅灰的掺量增加而减小，随超细粉掺量的增加而增加。
2)作为改善混凝土性能的矿物掺合料，粉煤灰可减小水化热而减小干燥收缩，但降低早期强度，硅灰可增加其粘聚性和早期强度，超细粉有一定的减水效果，增加了流动性，但掺量的增加会带来泌水现象，三者需要通过试验确定一个合理的掺配比例。
3)水泥浆体流动性可对高性能混凝土的配制提供参考，但仍需试验得出自密实混凝土所需的最佳掺量。
［1］吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土［M］.北京:中国铁道部出版社，1999.
［2］冯乃谦.高性能混凝土结构［M］.北京:机械工业出版社，2004.
［3］肖 佳，周士琼.粉煤灰、硅灰对水泥胶砂性能影响的试验研究［J］.混凝土，2003(8):28-30，36.
［4］程宝军，亓维利，李 磊，等.不同矿物掺合料下C80自密实混凝土的性能研究［J］.商品混凝土，2012(4):28-30，34.
［5］姚三支，邹微子，欧阳东.C100混凝土制备基础理论——矿物减水机理［J］.华南建设学院皖西学报，2000(9):59-64.
［6］马 杰，丁庆军，何永佳，等.C80级高抛自密实钢管混凝土的配制［J］.混凝土与水泥制品，2008(1):31-33.
［7］徐亦东，张利娟，陆云龙.粉煤灰、矿渣及硅灰对水泥胶砂流动性及早期强度的影响［J］.混凝土，2005(9):39-41.
