矿渣粉的活性较高,因此掺矿渣粉的保温砂浆虽然早期强度较低,但是后期能够较快增长,后期强度甚至超过普通硅酸盐水泥保温砂浆。粉煤灰与矿渣相比,由于粉煤灰的玻璃体钙含量较低,玻璃体中硅含量较高,[SiO4]4-多以高聚体为主,因此粉煤灰中的玻璃体解体较困难,在水泥水化形成的恶性环境下解体速度很慢,随粉煤灰掺量的增加,保温砂浆早期强度降低幅度很大,但是后期强度((28d以后)却能有所增长。
选取矿渣和粉煤灰以不同比例复合,希望能够通过两者性能上的差异,弥补各自的缺陷,获得较好的砂浆性能,即达到优势互补的效果。复合矿渣粉煤灰的保温砂浆的强度能否超过单掺的强度,是评判复掺时能否表现出优势互补效应的主要指标。
保持水胶比为0.5,水泥掺量为300g,粉煤灰、矿粉总掺量40%时复掺的强度结果。清晰可见,由28d和 90d水化龄期时砂浆D22、D13的强度超过单掺矿粉保温砂浆D40和单掺粉煤灰保温砂浆D04,可以认为在矿渣、粉煤灰总掺量为40%时,矿渣与粉煤灰复合确实能产生优势互补效应。
诸多研究者对于复合水泥出现优势互补效应这一事实已得到了承认,但是对于优势互补效应产生的机理和条件,却缺乏深入的研究探讨。
由于水泥中的细颗粒中不仅有熟料颗粒,还有矿渣和粉煤灰颗粒,它们的活性不同,水化速率也不同,在水泥水化过程中可以作为活性成分增加水化产物形成量,或作为活性微集料减少大孔数和降低孔隙率,以此对强度的提高作出贡献。
4.2.3正交试验本实验试件尺寸为40mm×40mm×160mm,水胶比为0.5.为考察复掺粉煤灰、矿渣粉对保温砂浆抗折强度、抗压强度及容重的影响,寻求最佳配合比,进行正交实验。依据正交实验数据处理理论,将粉煤灰、矿渣粉作为两个因素,设计了二因素三水平正交实验,其中因素均为替代水泥质量百分比。
1. 90天强度分析
90天正交试验结果:对于90天抗折强度,按极差大小顺序排出因素的主次顺序为:
主→次 B,A,A×B。可见最好的搭配是B1A1,其次是B2A3,B2A2。
对于90天抗压强度,按极差大小顺序排出因素的主次顺序为:
主→次 B,A,A×B。可见最好的搭配是B2A3,其次是B2A1,B3A2。
2. 容重分析
对于湿容重,按极差大小顺序排出因素的主次顺序为:
主→次 A×B,A。B。从表中可见最好的搭配是A2B3,其次是A3B1,A3B2。
对于干容重,按极差大小顺序排出因素的主次顺序为:
主→次 A×B,A,B。从表中可见最好的搭配是A2B2,其次是A3B1,A3B2。极差R的大小用来衡量试验中相应因素作用的大小。极差大的因素,说明它的三个水平对考核指标所造成的差别大,通常是重要因素,而极差小的因素,则往往是不重要的因素。本实验中,因素的主次顺序对抗折强度及抗压强度都为B﹥A。B因素波动的范围大,即为主要因素。 强度最高的组合为A2B2,重最低的组合为A2B2。由直接看和计算得出的上述四种组合条件考虑因素的主次作用,用"综合平衡法"最优的组合条件为A2B2,即A=30%,B=20%。
结论论文研究目的在于根据保温砂浆应用的需要,对矿渣粉、粉煤灰保温砂浆各龄期强度与容重的研究,为掺矿渣砂浆在工程中的应用确定所需的相关参数,通过实验及数据分析,其主要研究结论如下:
(1)矿渣粉的掺入使得保温砂浆强度在前期降低,直到后期才有所增长,赶上甚至超过不掺矿渣的水泥砂浆。
(2)矿粉掺量对砂浆干、湿容重的影响不大。
(3)粉煤灰掺入时与掺入矿粉规律相似,但其强度不及掺入矿粉的保温砂浆。
(4)粉煤灰对砂浆容重影响不大。
(5)矿渣粉、粉煤灰复掺对保温砂浆强度存在优势互补效应。
(6)通过正交试验,确定了新研制的复掺矿渣粉和粉煤灰的保温砂浆90天其优化的掺量分别为:矿粉20%、粉煤灰30%.使胶凝材料的各级配、活性的激发最优,从而能使保温砂浆的强度与容重达到最佳。
(7)复掺矿物掺合料的保温砂浆不仅具有较好的强度,而且市场经济性也很显著。
文章作者:丁浩 张中国 王爱勤 张承志 袁振霞






