矿物掺合料对混凝土抗压强度增长及碳化速度的影响试验研究_孙盛佩
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混凝土配合比设计时采用泵送混凝土，坍落度控 制在140mm±30mm。
每个强度等级分别采用空白配合比（只用水泥）、 单掺配合比（水泥+粉煤灰）、双掺配合比（水泥+粉煤 灰+矿渣粉），单掺配合比中粉煤灰掺量为20%、30%、 40%，分别表示为单掺1、单掺2、单掺3，双掺配合比中 粉煤灰与矿渣粉的掺量分别为（10%，10%）、（20%， 15%）、（30%，20%），分别表示为双掺1、双掺2、双掺 3。为了模拟工程实际，要求在上述不同掺量下，混凝土 28d强度达到各强度等级的要求。通过多次调整，各强 度等级混凝土各种掺量的配合比如表8所示。
基金项目：浙江省建设科研项目（2014Z157） 作者简介：孙盛佩，男，教授级高级工程师，研究方向为建设工程质 量检测与试验研究。
1 原材料
1.1 水 泥 C20、C30级混凝土采用浙江台州三门绣山水泥有
限公司生产的 P · O 42 . 5水泥，其 具体性能指 标如 表1所 示；C40、C50级混凝土采用安徽铜陵海螺水泥有限公 司生产的P·Ⅱ52.5水泥，其主要性能指标如表2所示。
含泥量/% 含量/% 指标/% 粒含量/%
/（kg/m3）
/（kg/m3）
0.5 0.2 5.2
3
2630
1560
1.6 外加剂 外加 剂 采用浙 江方 远 建 材 科 技 有 限 公司生 产的
FYJ-201型减水剂，其主要性能指标如表7所示。
表7 外加剂性能指标
固体含量 密度 pH
/% /（g/ml）
0 739 1120 5.2 175
单掺2（B2） 235 102
0 702 1130 5.6 175
C30 单掺3（B3） 215 142
0 664 1140 5.7 173
双掺1（C1） 235 30
30 766 1120 4.9 178
双掺2（C2） 212 65
50 717 1130 5.2 177
- 44 -
第3期
孙盛佩等：矿物掺合料对混凝土抗压强度增长及碳化速度的影响试验研究
2.3 试件的成型与编号 为了减少试验时的工作量和节约试验时的原材料，
同时考虑到混凝土强度等级低于C60，可采用尺寸换算 系数进行标准试件的抗压强度换算。因此，试件的尺寸 采用100 mm×100 mm×100 mm，每个强度等级的同个 配合比同时成型6组，分别代表6个龄期，同一配合比重 复成型3次得到18组试块。每个强度等级有7个配合比， 共126组试块，4个强度等级共成型504组试块。
级配 密度
密度
含量/% 量/% 量/% 量/% 模数 区属 /（kg/m3） /（kg/m3）
0.014 0.2 0.0 2.8 2.6 Ⅱ区 2600
1590
1.5 石子 石子采用台州当地破 碎后的卵石，石子 规格为
5～31.5mm，其主要性能指标如表6所示。
表6 石子性能指标
泥块 压碎 针片状颗 表观密度 堆积密度
（1.Taizhou Construction Quality Test Center，Taizhou Zhejiang 318000，China； 2.Zhejiang Fangyuan Building Materials Technology Co.，Ltd.，Taizhou Zhejiang 318000，China） Abstract：Using the raw material used in local projects actually，with coal ash single-doped and the coal ash double-doped with mineral powder，we have made up the different strength grades of pump concrete such as C20，C30，C40，C50；the research also studied that the compressive strength and the carbonation depth of the concrete during different ages: from 7 days to 180 days under the condition of nature curing；the research summarized that the rule of the influence of different factors such as single-doped，double-doped and different mixing amount on strength and carbonation of the concrete of different ages and different strength grades. Keywords：mineral admixtures；single-doped；double-doped；concrete；compressive strength；carbonation speed （depth）
Ⅱ级灰，其主要性能指标如表3所示。
表3 粉煤灰性能指标
需水
三氧化硫 游离氧化
细度/%
烧失量/% 含水量/%
安定性
量比/%
含量/% 钙含量/%
14.8 100 2.0
0.2
1.3
0.4 合格
1.3 矿渣粉 矿渣粉采用台州美标水泥有限公司生产的S95级矿
粉，其主要性能指标如表4所示。
表4 矿渣粉性能指标
双掺3（C3） 180 110 72 723 1080 6.0 175
空白（A） 340 0
0 780 1082 5.8 175
单掺1（B1） 300 77
0 720 1100 6.5 170
单掺2（B2） 285 122
0 650 1120 7.2 173
C40 单掺3（B3） 270 178
0 560 1140 7.6 178
表1 P·O42.5水泥性能指标
比表面积 凝结时间/min
标准稠 3d强度/MPa 28d强度/MPa
/（m2/kg） 初凝
终凝
安定性
度用水 量/%
抗折 抗压 抗折 抗压
365 155 220 合格 26.2 5.3 27.1 9.5 49.2
- 43 -
R 研究探索 esearch & Explore
编号方法：编号写明成型次数、强度等级、配合比 编号、龄期，其中成型次数用a、b、c表示，空白用A表 示，单掺用B1、B2、B3表示，双掺用C1、C2、C3表示。例如 C30，配合比为单掺2，龄期14d，第一次成型的试块，编 号表示为a30B214。 2.4 试件的养护
为了模拟工程现场的实际情况，试件的养护采用自
活性指数/% 流动度 烧失量 含水量 比表面积 密度 三氧化硫
7d 28d 比/% /%
/% /（m2/kg） /（g/ m3） 含量/%
77 104 102 1.4 0.1
444
2.98
1.0
1.4 砂 砂采用宁波淡化中砂，其主要性能指标如表5所示。
表5 砂性能指标
颗粒 表观
堆积
氯离子 含泥 泥块含 贝壳含 细度
单掺2（B2） 340 148
0 567 1120 9.0 175
C50 单掺3（B3） 330 220
0 500 1100 11.0 188
双掺1（C1） 325 40
40 682 1120 8.1 170
双掺2（C2） 300 90
70 612 1130 8.3 170
双掺3（C3） 275 165 110 548 1060 10.9 190
Research on the Influence of Mineral Admixture on the Increasement of Compressive Strength and the Speed of Carbonation of Concrete
SUN Shengpei1，YANG Xiaohua2，YE Cibiao2，GUO Fenglei1
然养护。拆模后的试块每块放在雨篷下平整的地面上， 试块的表面与地面接触，浇水养护7 d后自然养护，养护 时间2014年3月—9月。
3 试验数据的取得
每个强度等级的每个配合比试块，到达龄期后按 《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081－ 2 0 0 2）要求进行抗 压强 度 试 验 [1]，得出该组 抗 压强 度 值，重复试验 3次，取 3组的平均 值作为该龄期混 凝 土 抗压强度。利用抗压强度试验后的试块，用1.0%酚酞 指示剂测量碳化深度[2]，每块测量3处，共9处，以9处 的平均值作为该组试块的碳化深度值，重复试验3次， 取 3组平均 值作为该龄期混 凝 土的碳 化 深 度值 。试 验 测试结果如表9所示，将表9的数据以方块图表示，如 图1、图2所示。
0 引 言
粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料在预拌混凝土生产中 得到了广泛应用，加入矿物掺合料提高了混凝土硬化前 后的综合性能，同时降低了生产成本。但也存在混凝土前 期强度偏低及碳化速度加快等问题。本试验研究是在混 凝土掺了矿物掺合料以后，在不同龄期下，寻求其强度及 碳化速度增长规律，为混凝土生产与使用提供服务。
R第 3 期研究探索 esearch & Explore
2 015年第33卷第3期
矿物掺合料对混凝土抗压强度增长 及碳化速度的影响试验研究
孙盛佩1，杨晓华2，叶慈彪2，郭峰雷1
（1.台州市建设工程质量检测中心，浙江 台州 318000；2.浙江方远建材科技有限公司，浙江 台州 318000）
【摘要】 利用当地工程上实际使用的原材料，采用粉煤灰单掺、粉煤灰与矿粉双掺配制了C20、C30、C40、C50等不同强度 等级的泵送混凝土；试验研究了自然养护条件下7～180d不同龄期的抗压强度和碳化深度；分析总结了单掺、双掺、不同掺量等因 素对不同龄期、不同强度等级混凝土的强度和碳化的影响规律。 【关键词】 矿物掺合料；单掺；双掺；混凝土；抗压强度；碳化速度（深度） 【中图分类号】TU52 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2015）02－0043－07
0 733 1140 4.5 175
双掺1（C1） 200 25
25 785 1120 4.1 186
双掺2（C2） .3 180
双掺3（C3） 150 90
60 736 1120 5.0 178
空白（A） 300 0
0 768 1102 5.1 188
单掺1（B1） 260 63
表9 试验测试结果汇总表
7d平均值
14d平均值
28d平均值
60d平均值
90d平均值
180d平均值
强度 不同掺量
净浆流 混凝土 氯离子 动度/mm 减水率/% 含量/%
12.93
1.025 6.78
218
17.8
0.01
2 试验研究方案
2.1 混凝土强度等级和龄期 混凝土强度等级采用C20、C30、C40、C50 4个强
度等级，每个强度等级分7d、14d、28d、60d、90d、180d 6个龄期进行抗压强度与碳化深度的测试。 2.2 混凝土配合比确定
工程质量
第 3 3 卷
表2 P·Ⅱ52.5水泥性能指标
比表面积 凝结时间/min
标准稠度 3d强度/MPa 28d强度/MPa
/（m2/kg） 初凝 初凝 安定性 用水量/% 抗折 抗压 抗折 抗压
370 115 172 合格 27.4 7.1 33.6 9.2 54.7
1.2 粉煤灰 粉煤灰采用台州天达环保建材有限公司生产的F类
双掺1（C1） 285 35
35 721 1120 6.6 175
双掺2（C2） 250 78
58 670 1140 6.8 170
双掺3（C3） 210 130 87 666 1080 8.0 172
空白（A） 410 0
0 728 1070 7.5 180
单掺1（B1） 360 90
0 650 1100 8.0 172
表8 各强度等级各种掺量的配合比
强度
配合比/（kg/m3）
配合比编号
等级
水泥 粉煤灰 矿渣粉 砂 石 外加剂 水
空白（A） 245 0
0 774 1116 4.2 198
单掺1（B1） 205 50
0 755 1120 4.0 193
单掺2（B2） 190 80
0 741 1130 4.4 185
C20 单掺3（B3） 170 113
每个强度等级分别采用空白配合比（只用水泥）、 单掺配合比（水泥+粉煤灰）、双掺配合比（水泥+粉煤 灰+矿渣粉），单掺配合比中粉煤灰掺量为20%、30%、 40%，分别表示为单掺1、单掺2、单掺3，双掺配合比中 粉煤灰与矿渣粉的掺量分别为（10%，10%）、（20%， 15%）、（30%，20%），分别表示为双掺1、双掺2、双掺 3。为了模拟工程实际，要求在上述不同掺量下，混凝土 28d强度达到各强度等级的要求。通过多次调整，各强 度等级混凝土各种掺量的配合比如表8所示。
基金项目：浙江省建设科研项目（2014Z157） 作者简介：孙盛佩，男，教授级高级工程师，研究方向为建设工程质 量检测与试验研究。
1 原材料
1.1 水 泥 C20、C30级混凝土采用浙江台州三门绣山水泥有
限公司生产的 P · O 42 . 5水泥，其 具体性能指 标如 表1所 示；C40、C50级混凝土采用安徽铜陵海螺水泥有限公 司生产的P·Ⅱ52.5水泥，其主要性能指标如表2所示。
含泥量/% 含量/% 指标/% 粒含量/%
/（kg/m3）
/（kg/m3）
0.5 0.2 5.2
3
2630
1560
1.6 外加剂 外加 剂 采用浙 江方 远 建 材 科 技 有 限 公司生 产的
FYJ-201型减水剂，其主要性能指标如表7所示。
表7 外加剂性能指标
固体含量 密度 pH
/% /（g/ml）
0 739 1120 5.2 175
单掺2（B2） 235 102
0 702 1130 5.6 175
C30 单掺3（B3） 215 142
0 664 1140 5.7 173
双掺1（C1） 235 30
30 766 1120 4.9 178
双掺2（C2） 212 65
50 717 1130 5.2 177
- 44 -
第3期
孙盛佩等：矿物掺合料对混凝土抗压强度增长及碳化速度的影响试验研究
2.3 试件的成型与编号 为了减少试验时的工作量和节约试验时的原材料，
同时考虑到混凝土强度等级低于C60，可采用尺寸换算 系数进行标准试件的抗压强度换算。因此，试件的尺寸 采用100 mm×100 mm×100 mm，每个强度等级的同个 配合比同时成型6组，分别代表6个龄期，同一配合比重 复成型3次得到18组试块。每个强度等级有7个配合比， 共126组试块，4个强度等级共成型504组试块。
级配 密度
密度
含量/% 量/% 量/% 量/% 模数 区属 /（kg/m3） /（kg/m3）
0.014 0.2 0.0 2.8 2.6 Ⅱ区 2600
1590
1.5 石子 石子采用台州当地破 碎后的卵石，石子 规格为
5～31.5mm，其主要性能指标如表6所示。
表6 石子性能指标
泥块 压碎 针片状颗 表观密度 堆积密度
（1.Taizhou Construction Quality Test Center，Taizhou Zhejiang 318000，China； 2.Zhejiang Fangyuan Building Materials Technology Co.，Ltd.，Taizhou Zhejiang 318000，China） Abstract：Using the raw material used in local projects actually，with coal ash single-doped and the coal ash double-doped with mineral powder，we have made up the different strength grades of pump concrete such as C20，C30，C40，C50；the research also studied that the compressive strength and the carbonation depth of the concrete during different ages: from 7 days to 180 days under the condition of nature curing；the research summarized that the rule of the influence of different factors such as single-doped，double-doped and different mixing amount on strength and carbonation of the concrete of different ages and different strength grades. Keywords：mineral admixtures；single-doped；double-doped；concrete；compressive strength；carbonation speed （depth）
Ⅱ级灰，其主要性能指标如表3所示。
表3 粉煤灰性能指标
需水
三氧化硫 游离氧化
细度/%
烧失量/% 含水量/%
安定性
量比/%
含量/% 钙含量/%
14.8 100 2.0
0.2
1.3
0.4 合格
1.3 矿渣粉 矿渣粉采用台州美标水泥有限公司生产的S95级矿
粉，其主要性能指标如表4所示。
表4 矿渣粉性能指标
双掺3（C3） 180 110 72 723 1080 6.0 175
空白（A） 340 0
0 780 1082 5.8 175
单掺1（B1） 300 77
0 720 1100 6.5 170
单掺2（B2） 285 122
0 650 1120 7.2 173
C40 单掺3（B3） 270 178
0 560 1140 7.6 178
表1 P·O42.5水泥性能指标
比表面积 凝结时间/min
标准稠 3d强度/MPa 28d强度/MPa
/（m2/kg） 初凝
终凝
安定性
度用水 量/%
抗折 抗压 抗折 抗压
365 155 220 合格 26.2 5.3 27.1 9.5 49.2
- 43 -
R 研究探索 esearch & Explore
编号方法：编号写明成型次数、强度等级、配合比 编号、龄期，其中成型次数用a、b、c表示，空白用A表 示，单掺用B1、B2、B3表示，双掺用C1、C2、C3表示。例如 C30，配合比为单掺2，龄期14d，第一次成型的试块，编 号表示为a30B214。 2.4 试件的养护
为了模拟工程现场的实际情况，试件的养护采用自
活性指数/% 流动度 烧失量 含水量 比表面积 密度 三氧化硫
7d 28d 比/% /%
/% /（m2/kg） /（g/ m3） 含量/%
77 104 102 1.4 0.1
444
2.98
1.0
1.4 砂 砂采用宁波淡化中砂，其主要性能指标如表5所示。
表5 砂性能指标
颗粒 表观
堆积
氯离子 含泥 泥块含 贝壳含 细度
单掺2（B2） 340 148
0 567 1120 9.0 175
C50 单掺3（B3） 330 220
0 500 1100 11.0 188
双掺1（C1） 325 40
40 682 1120 8.1 170
双掺2（C2） 300 90
70 612 1130 8.3 170
双掺3（C3） 275 165 110 548 1060 10.9 190
Research on the Influence of Mineral Admixture on the Increasement of Compressive Strength and the Speed of Carbonation of Concrete
SUN Shengpei1，YANG Xiaohua2，YE Cibiao2，GUO Fenglei1
然养护。拆模后的试块每块放在雨篷下平整的地面上， 试块的表面与地面接触，浇水养护7 d后自然养护，养护 时间2014年3月—9月。
3 试验数据的取得
每个强度等级的每个配合比试块，到达龄期后按 《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081－ 2 0 0 2）要求进行抗 压强 度 试 验 [1]，得出该组 抗 压强 度 值，重复试验 3次，取 3组的平均 值作为该龄期混 凝 土 抗压强度。利用抗压强度试验后的试块，用1.0%酚酞 指示剂测量碳化深度[2]，每块测量3处，共9处，以9处 的平均值作为该组试块的碳化深度值，重复试验3次， 取 3组平均 值作为该龄期混 凝 土的碳 化 深 度值 。试 验 测试结果如表9所示，将表9的数据以方块图表示，如 图1、图2所示。
0 引 言
粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料在预拌混凝土生产中 得到了广泛应用，加入矿物掺合料提高了混凝土硬化前 后的综合性能，同时降低了生产成本。但也存在混凝土前 期强度偏低及碳化速度加快等问题。本试验研究是在混 凝土掺了矿物掺合料以后，在不同龄期下，寻求其强度及 碳化速度增长规律，为混凝土生产与使用提供服务。
R第 3 期研究探索 esearch & Explore
2 015年第33卷第3期
矿物掺合料对混凝土抗压强度增长 及碳化速度的影响试验研究
孙盛佩1，杨晓华2，叶慈彪2，郭峰雷1
（1.台州市建设工程质量检测中心，浙江 台州 318000；2.浙江方远建材科技有限公司，浙江 台州 318000）
【摘要】 利用当地工程上实际使用的原材料，采用粉煤灰单掺、粉煤灰与矿粉双掺配制了C20、C30、C40、C50等不同强度 等级的泵送混凝土；试验研究了自然养护条件下7～180d不同龄期的抗压强度和碳化深度；分析总结了单掺、双掺、不同掺量等因 素对不同龄期、不同强度等级混凝土的强度和碳化的影响规律。 【关键词】 矿物掺合料；单掺；双掺；混凝土；抗压强度；碳化速度（深度） 【中图分类号】TU52 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2015）02－0043－07
0 733 1140 4.5 175
双掺1（C1） 200 25
25 785 1120 4.1 186
双掺2（C2） .3 180
双掺3（C3） 150 90
60 736 1120 5.0 178
空白（A） 300 0
0 768 1102 5.1 188
单掺1（B1） 260 63
表9 试验测试结果汇总表
7d平均值
14d平均值
28d平均值
60d平均值
90d平均值
180d平均值
强度 不同掺量
净浆流 混凝土 氯离子 动度/mm 减水率/% 含量/%
12.93
1.025 6.78
218
17.8
0.01
2 试验研究方案
2.1 混凝土强度等级和龄期 混凝土强度等级采用C20、C30、C40、C50 4个强
度等级，每个强度等级分7d、14d、28d、60d、90d、180d 6个龄期进行抗压强度与碳化深度的测试。 2.2 混凝土配合比确定
工程质量
第 3 3 卷
表2 P·Ⅱ52.5水泥性能指标
比表面积 凝结时间/min
标准稠度 3d强度/MPa 28d强度/MPa
/（m2/kg） 初凝 初凝 安定性 用水量/% 抗折 抗压 抗折 抗压
370 115 172 合格 27.4 7.1 33.6 9.2 54.7
1.2 粉煤灰 粉煤灰采用台州天达环保建材有限公司生产的F类
双掺1（C1） 285 35
35 721 1120 6.6 175
双掺2（C2） 250 78
58 670 1140 6.8 170
双掺3（C3） 210 130 87 666 1080 8.0 172
空白（A） 410 0
0 728 1070 7.5 180
单掺1（B1） 360 90
0 650 1100 8.0 172
表8 各强度等级各种掺量的配合比
强度
配合比/（kg/m3）
配合比编号
等级
水泥 粉煤灰 矿渣粉 砂 石 外加剂 水
空白（A） 245 0
0 774 1116 4.2 198
单掺1（B1） 205 50
0 755 1120 4.0 193
单掺2（B2） 190 80
0 741 1130 4.4 185
C20 单掺3（B3） 170 113