搅拌时间对粉煤灰水泥净浆流动性及早期抗压强度的影响

郭浩然，吴建林

(武汉轻工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430023)

混凝土由于其具备功能多样性和经济性成为使用最为广泛的一种人造建筑材料，波特兰水泥在生产过程中，会释放大量CO2。再加上混凝土的广泛使用，使得波特兰水泥大量生产，从而加剧了温室效应。我国的粉煤灰年排放量在不断地增长，这给国民经济建设和生态环境造成了巨大的压力。粉煤灰混凝土技术不仅可以实现粉煤灰的资源化，解决环境污染问题;还可以改善混凝土的质量，增加混凝土品种，降低混凝土水化热及综合成本［1］。因此大力发展粉煤灰的综合利用具有十分重要的意义。

搅拌是使混合料趋干匀质化的过程，是混凝土生产中的关键工序，良好均匀性和施工性能是混凝土搅拌的最终目的。目前水泥砂浆普遍采用将水泥加入水中，先慢速搅拌60s，再快速搅拌120s的搅拌方法，该方法优点是搅拌设备与工艺较简单。但是对于粉煤灰水泥净浆，尤其是粉煤灰掺量较大时，应在加水之前将混合物充分搅拌再加入水，以利于混合物的化学反应可以更加充分。根据对搅拌过程的分析，搅拌时间可以定义为:从开始搅拌到拌合物开始离析时的时间［2］。对于粉煤灰水泥净浆搅拌效果的分析可以从两个方面进行:一是搅拌后净浆的流动性，二是净浆的7d抗压强度。

在实际应用中发现，拌和后宏观上均匀的水泥净浆放在显微镜下会，仍有10%—30%的水泥颗粒粘聚成微小的水泥团，微观上并未达到均匀［3］。这种现象同样会出现在粉煤灰水泥净浆中，而这种问题与净浆的搅拌时间有关。

1 实验设计

1.1 实验原材料

粉煤灰:湖北省武汉市青山发电厂的一级粉煤灰，粒度分布以及化学成分见表1表2。

水泥:采用波特兰第一型水泥，其物理性质及化学成分如表3所示。

水:自来水。

表1 粉煤灰的粒度分布

表2 粉煤灰的化学成分 /%

1.2 实验分组

实验中采用的粉煤灰水泥净浆的配合比分组如表4所示。

1.3 粉煤灰水泥净浆的制作与取样

对于S02-S05组，先将称量好的固体粉末倒在水泥净浆搅拌机中干拌5分钟，使混合物可以混合均匀，再缓慢加入称量好的水，注意加水过程应为边加水边搅拌。对于搅拌时间为2min，5min，10min，15 min和20 min时取5个试样，进行后续的净浆流动性及抗压强度实验。

1.4 实验依据

根据《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671、《水泥取样方法》GB12573，《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB1346，《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596中规定的方法检验相关指标。

表3 水泥物理性质及化学成分

表4 粉煤灰水泥净浆的配合比组分

2 实验结果及分析

2.1 流动性实验结果

图1—图5为搅拌时间与不同配合比净浆流动性的关系曲线图。从图中可以看出随着粉煤灰掺入量的加大，净浆流动性逐渐减小。对每一配合比的净浆再逐一进行分析，可以发现对于S01组，当搅拌时间在5min时，可以达到最大流动度179 mm。对于S02组，仍然是5 min时达到最大流动度，但这时最大流动度已经降低至158 mm。而在S03组中，我们发现最大流动度是在搅拌时间为10 min而不是5min。对于S04组，搅拌10 min与15 min时的流动度非常接近，并且15 min时净浆的流动度已经略大于10 min的流动度。S05组中，净浆的最大流动度为搅拌了20 min时。

图1 S01组水泥粉煤灰浆流动度

图2 S02组水泥粉煤灰浆流动度

图3 S03组水泥粉煤灰浆流动度

图4 S04组水泥粉煤灰浆流动度

图5 S05组水泥粉煤灰浆流动度

由此可见，对于水泥净浆，最高的流动性发生在搅拌时间为5 min时，此后，随着搅拌时间的增长，净浆的流动性逐渐降低。当掺入粉煤灰时，情况发生了改变。随着粉煤灰掺入量的增大，要达到最佳的净浆流动性所需的搅拌时间也逐渐增加，当以粉煤灰完全替代水泥时，搅拌时间在20min时才能达到最佳的净浆流动性。其次，比较每个配合比的最高流动度可得，随着粉煤灰的掺入量的加大，净浆的流动度在逐渐减小，即，粉煤灰的掺入量也是净浆流动度的重要影响因素。

2.2 抗压强度实验结果

图5—图10为搅拌时间与不同配合比净浆的7d抗压强度的关系。由图可知，随着粉煤灰掺入量的加大，净浆抗压强度逐渐减小。对每一配合比的净浆再逐一进行分析，可以发现净浆达到最大抗压强度后再进行搅拌，抗压强度虽然略有降低，但是基本稳定。对于S01组，当搅拌时间在5 min时，可以达到最大抗压强度26 Mpa。对于S02组，仍然是5 min时达到最大抗压强度，但这时最大抗压强度已经降低至21Mpa。而在S03组中，我们发现最大抗压强度是在搅拌时间为10 min而不是5 min。对于S04组，搅拌15 min才达到最大抗压强度。S05组中，净浆的最大抗压强度为搅拌了20 min时。

图6 S01组7d抗压强度

图7 S02组7d抗压强度

由此可见，对于水泥净浆，最大抗压强度发生在搅拌时间为5 min时，此后，随着搅拌时间的增长，净浆的抗压强度基本稳定。当掺入粉煤灰时，情况发生了改变。随着粉煤灰掺入量的增大，要达到最大净浆抗压强度所需的搅拌时间也逐渐增加，当以粉煤灰完全替代水泥时，搅拌时间在20 min时才能达到最大抗压强度。其次，比较每个配合比的最大抗压强度可得，随着粉煤灰的掺入量的加大，净浆的抗压强度在逐渐减小，即，粉煤灰的掺入量也是影响净浆抗压强度的重要因素。

图8 S03组7d抗压强度

图9 S04组7d抗压强度

图10 S05组7d抗压强度

3 结论

3.1 搅拌时间对净浆流动性的影响非常明显，并且随着粉煤灰掺量的增大，达到净浆最佳流动性的搅拌时间也在增加，而净浆所能达到的最大流动度在减小。

3.2 搅拌时间对净浆的7d抗压强度有一定的影响，当达到一定的搅拌时间以后，净浆的7d抗压强度几乎没有变化。随着粉煤灰掺量的增加，达到最高的7d抗压强度的搅拌时间在增加，7d抗压强度在减小。

3.3 对于不掺加粉煤灰的净浆最佳搅拌时间为5min，对于完全以粉煤灰替代水泥的净浆最佳搅拌时间为20 min。

［1］钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土［M］.北京:科学出版社，2002:81-23.

［2］赵利军，张晓波，冯忠绪.混凝土的双速搅拌拌工艺研究［J］.混凝土，2006(10):78-80.

［3］赵利军.搅拌低效区及其消除方法的研究［D］西安:长安大学，2005.