摘要：将天然浮石与碎石作为粗骨料配制混合骨料混凝土。在混合骨料混凝土中单掺30％粉煤灰及20％粉煤灰分别与10％石粉、10％矿粉、10％硅粉复掺，对比其抗压性能及抗冻性能。表明：粉煤灰与硅粉复掺的混合骨料混凝土28d立方体抗压强度最高，粉煤灰与矿粉复掺次之，粉煤灰与石粉复掺较低，单掺粉煤灰最低。混合骨料混凝土的抗冻性能，粉煤灰与硅粉复掺最高，与矿粉复掺次之，单掺粉煤灰较低，粉煤灰与石粉复掺最低。
关键词：混合骨料混凝土；粉煤灰；石粉；矿粉；硅粉；抗压性能；抗冻性能
0 引言
近年来，将矿物掺合料替代部分水泥配制混凝土以满足工程耐久性的实例很多，而且都取得了比较理想的效果。我国杭州湾跨海大桥工程混凝土中掺入一定量的磨细矿渣粉等外掺料来解决工程耐久性问题[1]。吉林白山抽水蓄能泵站工程通过掺入硅粉来解决混凝土的抗冻、抗渗、抗冲磨等耐久性要求[2]。1948年，R.E.Davis将粉煤灰大规模应用于美国蒙大拿州的饿马坝工程[3]。日本明石海峡吊桥的桥墩、缆索锚固结构体的高流动性混凝土中掺人石灰石粉解决耐久性问题[4]。
本实验将单掺粉煤灰及粉煤灰分别与石粉、矿粉、硅粉复掺的混合骨料混凝土进行对比，研究其28d抗压强度及抗冻融循环耐久性，增强对矿物掺合料改善混合骨料混凝土性能的认识，并为混凝土工程耐久性问题的研究提供依据。
1 原材料
水泥：P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，乌兰察布中联水泥有限公司，性能指标见表1，表4；
粗骨料：5—25mm连续级配碎石；5—25mm连续级配浮石，内蒙古锡林郭勒盟，性能指标见表2、表3；
细骨料：中砂，细度模数2.5，含泥量2％，堆积密度1465，表观密度2650，颗粒级配良好；
粉煤灰：达拉特旗火力发电厂I级粉煤灰；
石粉：普通石灰石粉，内蒙古呼和浩特；
矿粉：矿渣微粉包头中光工贸有限责任公司；
硅粉：微硅粉，北京西曼特工程技术有限公司；
矿物掺合料的化学组成见表4。
外加剂：FDN—Y型引气减水剂，减水率16％，含气量1.2％，内蒙古北腾工程材料有限公司；
水：清洁自来水。
2 实验结果及分析
2.1 混凝土配合比
本实验以C35普通碎石混凝土的配合比为基准配合比，按照体积法，用30％浮石替代碎石，同时以30％质量分数的矿物掺合料替代水泥，混合骨料混凝土配合比见表5。
2.2 矿物掺合料对混合骨料混凝土28d立方体抗压强度的影响
实验采用100mm×100mm×100mm的试块，经乘以0.95的折减系数后得28d立方体标准抗压强度，实验结果见表6。
从表6可以看出，20％粉煤灰分别与10％硅粉、10％矿粉、10％石粉复掺的混合骨料混凝土28d强度均高于单掺30％粉煤灰的，这是由于复掺的矿物掺合料有效发挥了两者的填充效应、火山灰效应和微集料效应，以及两者相互补充的作用，致密了结构，缩小了孔缝尺度，减少了孔数量。四组掺合料混凝土28d强度均低于基准混凝土。是因为粉煤灰的活性低，强度增长较慢，硅粉、矿粉、石粉是可以提高混凝土早期强度的，但在本试验中。硅粉、矿粉、石粉对强度的提高不能弥补粉煤灰对强度的减少，故导致强度降低[5]。
2.3 矿物掺合料对混合骨料混凝土抗冻性能的影响
实验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）中的快冻法，将5组尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱体标准试件，放入混凝土自动冻融循环机中快速饱水冻融。试件每隔25次循环作一次动弹模量测量，并检查其外部损伤及质量损失。以质量损失率不超过5％，相对动弹性模量不低于60％时，混凝土所能承受的最大冻融循环次数来表示抗冻等级。也可用混凝土的抗冻融指数瓦来表示混凝土抗冻性，
Kb=（P×N）／300
式中，P为经N次冻融循环后？昆凝土的相对动弹性模量，N为混凝土能经受的冻融循环次数。
掺入矿物超细粉对混合骨料混凝土质量损失的影响见表7，对相对动弹性模量的影响见表8。
从表7可以看出，经冻融循环，掺有矿物掺合料的混合骨料混凝土的质量损失比基准混凝土大，也就是其抗冻性能比基准混凝土差，而其抗渗性能却比基准混凝土要好[6]。由质量损失率得，20％粉煤灰与10％石粉复掺的混合骨料混凝土最先达到破坏，所能承受的最大冻融循环次数仅为100次。单掺30％粉煤灰的混合骨料混凝土优于10％石粉与20％粉煤灰复掺的，所能承受的最大冻融循环次数为125次。10％硅粉与20％粉煤灰复掺的混合骨料混凝土质量损失要小于10％矿粉与20％粉煤灰复掺的。
从表8可以看出，20％粉煤灰与10％石粉复掺的混合骨料混凝土经过125次冻融循环，相对动弹性模量下降了32.5％，单掺30％粉煤灰的经过150次冻融循环下降32.2％，其余三组经过200次冻融循环，相对动弹性模量下降不超过20％，抗冻性能较好。实验结果表明20％粉煤灰与10％石粉复掺的混合骨料混凝土抗冻性能低于单掺30％粉煤灰的，这是由于石粉对混凝土的抗冻性能不利[7]，另有实验表明，当石灰石粉掺量为10％时，混凝土的抗冻融性能随着粉煤灰掺量的增加而降低，均低于普通混凝土[8]。
各组混合骨料混凝土多次冻融后的图片见图1、图2、图3、图4、图5。
3 结论
1. 20％粉煤灰对混合骨料混凝土早期强度的影响大于10％硅粉（矿粉、石粉）的影响，故掺有矿物掺合料的混合骨料混凝土28d立方体抗压强度低于基准混凝土。
2. 掺加30％矿物掺合料（30％粉煤灰或20％粉煤灰与10％硅粉、10％矿粉、10％石粉复掺）的混合骨料混凝土抗冻性能比基准混凝土差，而抗渗性能优于基准混凝土。
3. 20％粉煤灰与10％石粉复掺的混合骨料混凝土抗冻性能最差，20％粉煤灰与10％硅粉复掺最优，20％粉煤灰与10％矿粉复掺的混合骨料混凝土抗冻性能优于单掺30％粉煤灰的。
参考文献：
[1]欧阳华林，苏祖平，徐明.大掺量磨细矿渣粉高性能混凝土的试验研究[J].世界桥梁，2006（1）：56-58.
[2]冒秀玲，叶远胜，陈国明，王锐.硅粉混凝土性能研究与应用[J].东北水利水电.2009（4）：16一18.
[3] R.E.Davis，Historical accounts of mass concrete.In：Proceeding of Symposium on Mass Concrete，Detroit MI：American Concrete Institute，1963.
[4] P.K.Mehta，Advancements in Concrete Technology[J].Concrete International，1999，6.
[5]马强，朋改非，谢永江，朱长华.双掺硅粉、粉煤灰对青藏铁路用高性能混凝土性能的影响[J].混凝土.2004.（3）：45-48.
[6] 霍俊芳，宋的添，李伟玲，李金帅.矿物掺合料混合骨料混凝土抗渗性能研究[J].内蒙古工业大学学报，2012.
[7] Tsivilis S，Batis G，Chaniotakis E，Properties and behavior of limestone cement concrete and mortar[J].Cement and Concrete Research，2000，30(10)：1679-1683.
[8] 何智海，刘运华。钱春香。高桂波。双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝土抗冻融性能的影响研究[J].新型建筑材料，2010（2）：1一4.
编辑：金哲
