趙 晉

（山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002）

0 引言

粉煤灰是我國燃煤電廠排放量最大的灰色粉狀工業(yè)廢棄物之一，有關(guān)資料顯示，到2020年我國粉煤灰的年總排放量將會達到30多億t，對環(huán)境造成了嚴重污染。利用粉煤灰作為摻和料以取代水泥配制混凝土，可以節(jié)約大量的水泥和細骨料，不僅使粉煤灰變廢為寶，減少污染，顯著地改善了混凝土的和易性，在滿足要求基礎(chǔ)上可降低水化熱，減少混凝土徐變，達到改善混凝土性能、降低成本和工程造價的目的。

硅粉是冶煉金屬時高純度的石英與焦碳發(fā)生還原反應(yīng)生成的一種副產(chǎn)品，其顆粒尺寸比水泥顆粒尺寸小1～2個數(shù)量級，用硅粉代替部分水泥，可以降低水泥漿中水泥顆粒間的空隙，大大改善了水泥石的孔狀結(jié)構(gòu)，提高了密實度，同時提高了強度和抗沖磨性能。

本試驗圍繞摻加不同摻量的粉煤灰和硅粉后對混凝土抗壓強度和抗沖磨強度的影響展開。

1 原材料檢驗

1.1 水泥

依據(jù)《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007對試驗用水泥指標進行了結(jié)果判定，該PO42.5水泥物理力學性能及化學成分分析符合國家標準，滿足試驗要求，具體檢測結(jié)果這里不再詳述。

1.2 骨料

試驗用細骨料、粗骨料（二級配）的物理性能指標滿足《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001的要求，具體檢測結(jié)果略。

1.3 粉煤灰

粉煤灰物理性能及化學成分檢測結(jié)果見表1、表2，粉煤灰物理性能及化學成分中的SO3含量（Ⅰ級≤3.0）符合國家Ⅰ級標準的要求。

表1 粉煤灰物理性能指標

表2 粉煤灰化學成分表

1.4 硅粉

硅粉的物理性能及化學成分檢測結(jié)果見表3、表4。

表3 硅粉物理性能指標

表4 硅粉化學成分表

2 摻粉煤灰的試驗結(jié)果分析

2.1 粉煤灰對混凝土抗壓強度的影響

在相同原材料，相同水膠比情況下，成型混凝土標準試塊，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28 d后檢測其抗壓強度值，結(jié)果表明混凝土28 d抗壓強度隨粉煤灰摻量的增加而降低，具體見表5及圖1。

表5 摻粉煤灰混凝土抗壓強度表

圖1 粉煤灰摻量與抗壓強度關(guān)系曲線

2.2 粉煤灰對混凝土抗沖磨強度的影響

在相同原材料，相同水膠比情況下，按照混凝土抗沖磨試驗圓環(huán)法進行試驗，試驗表明混凝土28 d抗沖磨強度隨粉煤灰摻量的增加而降低，試驗結(jié)果見表6及圖2。

表6 摻粉煤灰混凝土抗沖磨強度表

圖2 粉煤灰摻量與抗沖磨強度關(guān)系曲線

3 摻硅粉的試驗結(jié)果分析

3.1 硅粉對混凝土抗壓強度的影響

此系列配合比摻加河北省混凝土外劑廠生產(chǎn)的DH9引氣劑，在相同水膠比，相同骨料情況下，隨硅粉摻量的增大混凝土抗壓強度增大，當硅粉摻量由0%增加到4%時混凝土28 d強度增長幅度較大，摻量由4%增加到8%時混凝土28 d強度增長約0.05%，試驗結(jié)果見表7及圖3。

3.2 硅粉對混凝土抗沖磨強度的影響

在相同水膠比，相同骨料情況下，硅粉摻量由0%增加到4%時混凝土28 d抗沖磨強度增長了3.2%，當硅粉摻量由4%增加到8%時混凝土28 d抗沖磨強度變化不大。試驗結(jié)果見表8及圖4。

表7 硅粉摻量與混凝土抗壓強度

圖3 硅粉摻量與混凝土抗壓強度關(guān)系曲線

圖4 硅粉摻量與抗沖磨強度關(guān)系曲線

表8 摻硅粉混凝土抗沖磨強度表

4 結(jié)論

粉煤灰是混凝土膠凝材料繼水泥之后第二膠凝材料，根據(jù)《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-2007規(guī)定，抗沖磨混凝土采用普通硅酸鹽水泥時，其F類粉煤灰最大摻量為20%，摻入15%～20%時粉煤灰對混凝土的抗壓強度及抗沖磨強度影響較小，同時能明顯降低混凝土的干縮變形，所以在實際應(yīng)用中建議選擇優(yōu)質(zhì)的Ⅰ級粉煤灰（最低不能低于Ⅱ級），摻量15%。

摻入硅粉有利于提高混凝土的抗壓強度和抗沖磨強度，當摻量為4%和8%時，混凝土的抗沖磨強度變化不大，但是硅粉混凝土由于早期強度發(fā)展快，中后期強度增長微小，水化熱集中釋放，干縮和自干燥收縮大，極易產(chǎn)生裂縫，因此摻量選小值，在我省范圍內(nèi)建議摻量為4%，并應(yīng)加強早期養(yǎng)護。