粉煤灰、磷渣和石灰石粉作为常见的工业废渣，需要占用大量的土地进行堆放，造成大气污染，影响周边生态环境。利用其潜在的活性成分可作为混凝土掺合料应用于土木、水利工程领域。因此探索使其活性得到充分发挥的方法，提高掺合料利用率和利用水平的途径与技术具有重大的环保意义和经济效益[1-3]。本文选取粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉为试验对象，通过对其进行不同时间的机械粉磨和不同温度的水热养护，研究这两种方法对其抗压强度及活性的影响。
1原材料粉煤灰（F）：清镇电厂粉煤灰；石灰石粉（S）：制砂厂旋风除粉机收集的石灰石粉；磷渣粉（P）：贵州开阳磷渣粉；水泥：P·O42.5水泥，台泥（安顺）水泥有限公司；砂：ISO标准砂，厦门艾斯欧标准砂有限公司；水：自来水。
2试验方法利用球磨机对掺合料粉磨时球料比设置为30:1，球磨时间设定为0min、5min、10min、15min和20min。掺合料以30%的比例等质量取代水泥，按照GB/T—《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》制备胶砂试件。胶砂试件配比见表1。
将制备好的胶砂试件放入标准养护箱中养护24h后脱模（养护温度为20℃±1℃，相对湿度≥90%），然后分别置于温度为20℃、40℃和60℃水中养护至试验龄期，测试胶砂试件7d和28d抗压强度并计算活性指数。计算分析不同机械粉磨时长和水热养护条件对掺合料活性的影响。
掺合料的活性指数按式(1)计算[4]：
H7/28=R/R0(1)式中：
H7/28——活性指数，%；
R——试验组胶砂7d/28d抗压强度，MPa；
R0——空白组胶砂7d/28d抗压强度，MPa。
3结果与讨论3.1粉磨时间对掺合料活性的影响试验测试了不同机械粉磨时间的粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉标准养护至7d和28d抗压强度，试验结果见表2。
机械粉磨时长为0min、5min、10min、15min和20min的掺合料，分别以30%的掺量等质量替代水泥，经计算掺合料活性变化如图1所示。
从表2中的试验数据和图1的活性指数变化曲线可知，经过机械粉磨的掺合料，其活性均大于未粉磨的掺合料。粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉7d和28d活性指数随着粉磨时间增加均有所增大。粉磨10min的粉煤灰活性提升显著，7d活性相比未经粉磨的粉煤灰增加19%，28d活性相比未经粉磨的粉煤灰增加17%，但随着粉磨时间增加活性增长幅度变小。磷渣粉随着粉磨时间增加活性逐渐增加，粉磨20min的7d活性比未经粉磨的磷渣粉增加27%，28d活性相比未经粉磨的磷渣粉增加17%。石灰石粉活性随着粉磨时间增加逐渐增大，但增长幅度较小，粉磨15min后的石灰石粉活性基本不再增长，其7d活性相比未经粉磨的石灰石粉增加12%，28d活性相比未经粉磨的石灰石粉增加9%。
粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉7d和28d活性指数均随粉磨时间的增加有所增大，说明机械粉磨可以有效提高掺合料活性。粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉通过机械粉磨后增加了颗粒细度，大量的细小颗粒填充在水泥颗粒间隙之间，起到物理填充作用，有利于提高硬化浆体的致密度，降低孔隙率[5]，同时微细颗粒还会起到晶核诱导作用，促进胶凝材料水化，提高强度。另一方面，在粉磨过程中粉煤灰和磷渣粉颗粒中玻璃体被粉碎成细小的碎屑，玻璃体中产生的断裂键增加，与水泥水化析出的Ca(OH)2充分反应从而提高其活性。
3.2水热养护对掺合料活性的影响为了说明水热养护对掺合料活性的影响，选择未进行机械粉磨的掺合料进行试验，胶砂试件脱模后分别置于20℃、40℃、60℃水中养护至试验龄期，测其7d和28d抗压强度，结果见表3。
不同养护水温对粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉胶砂试件抗压强度的影响，根据胶砂试件抗压强度试验结果，可得到粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉的活性随着养护水温增长的变化曲线，见图2。
由表3和图2可知，粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉胶砂试件抗压强度随着水热环境温度升高而增大，粉煤灰和磷渣粉的活性也逐渐提高，而石灰石粉的活性基本保持不变。粉煤灰在60℃时28d活性相比20℃条件下增加23%，磷渣粉在60℃时28d活性相比20℃条件下增加24%，而石灰石粉的活性在基本59%左右。
从图1和图2可知，养护温度对粉煤灰和磷渣粉活性的提升效果比机械粉磨效果要好。温度越高，粉煤灰和磷渣粉中玻璃体网络结构越容易解聚、瓦解。随着温度的提高和养护时间的增长，可以在较短时间内破坏致密的Si-O-Si和Si-O-Al网状结构，加快矿物结构的转移和水化产物的形成，从而提高活性。石灰石粉为惰性材料，养护温度的变化对其活性没有影响。
4结论（1）机械粉磨能有效提高粉煤灰、磷渣粉和石灰石粉的活性。水热养护对粉煤灰和磷渣粉的活性提升明显，而石灰石粉的活性不受影响。
（2）机械粉磨10min时粉煤灰和机械粉磨15min时石灰石粉时活性提升最明显，继续增加粉磨时间，粉煤灰和石灰石粉活性不再增加。磷渣粉的活性随着粉磨时间增加逐渐增大。水热养护提升效果比机械粉磨显著。
参考文献[1]彭旭．大掺量粉煤灰混凝土性能研究[D]．重庆：重庆大学，．[2]赵凯月，董振平，张金团，等．石灰石粉在混凝土中的应用现状[J]．混凝土，(10):-．[3]刘冬梅，方坤河，吴凤燕．磷渣开发利用的研究[J].矿业快报，(03):21-25．[4]GB/T—．矿物掺合料应用技术规范[S]．[5]张礼华，周永生．大掺量磷渣硅酸盐水泥的试验研究[J]．水泥工程，(01):80-83+86．往期回顾1.研究探索：激发大掺量矿粉水泥砂浆的早期性能研究2.综述评论：提高聚羧酸减水剂抗泥性能的研究进展3.研究探索：一种液体低碱速凝剂的制备及其性能研究4.交流借鉴：纤维混凝土研究现状与发展前景5.交流借鉴：智能制造技术在预拌混凝土企业中的应用思考6.交流借鉴：一例商品混凝土路面早期裂缝原因分析及预防办法7.工程档案：浅谈CFG桩基混凝土施工注意事项8.工程档案：机场专用水泥研究与应用9.研究探索：高吸附性石粉与蒙脱土对混凝土性能的影响10.研究探索：骨料对中低强度等级混凝土工作性和强度的影响研究11.工程档案：西安荣民金融中心大体积混凝土施工技术12.特别策划：预拌混凝土废水废浆利用研究进展13.特别策划：搅拌站“三废”的循环利用14.工程档案：预拌再生骨料透水混凝土制备技术15.研究探索：草酸对混凝土耐久性能的影响16.研究探索：草酸浆水对C30混凝土强度与耐久性影响研究预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇