柳钢矿渣和粉煤灰胶凝材料强度试验与分析结果

在粉煤灰不同掺量的作用下，矿渣胶凝材料的抗压、抗折强度的试验结果见图6.1.1和图6.1.2。

图6.1.1　粉煤灰掺量对抗折强度影响曲线

图6.1.2　粉煤灰掺量对抗压强度影响曲线

图6.1.1和图6.1.2给出了粉煤灰的掺量对胶凝材料抗折强度和抗压强度的影响曲线。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加，胶凝材料的抗压强度、抗折强度逐渐降低。但是，当矿渣和粉煤灰的加入量较为合理时，强度下降的趋势并不明显。由图6.1.2可知，粉煤灰的掺入量小于15%时，胶凝材料的强度可达到42.5号普通硅酸盐水泥的要求，当粉煤灰的掺量大于15%后，胶凝材料的强度急剧降低，这是因为随着粉煤灰/矿渣比的增大，体系中的钙含量逐步降低，生成的水化硅酸钙也将逐渐减少。(www.xing528.com)

粉煤灰是一种火山灰质材料，尽管粉煤灰自身不具有胶凝性或仅具有微弱的胶凝性，而其中的活性SiO2、Al2O3、Fe2O3等活性成分单独不具有水硬性，但在复合激发剂的激发作用下，可缓慢进行二次水化，在表面生成具有胶凝性能的水化铝酸钙、水化硅酸钙、钙矾石等物质，使强度增加。

在反应初期碱性溶液主要对粉煤灰中的非结晶玻璃相起溶解作用，溶液中的OH-粒子首先打破粉煤灰颗粒表面的Al-O、Si-O网络，使聚合度降低成为活性状态并与石灰水化产生的Ca2+反应生成水化硅酸钙（CaO·SiO2·n H2O）和水化铝酸钙（CaO·Al2O3·n H2O），它们都是稳定性较好的凝胶物质，可以在空气中硬化而获得高的强度，见式（6.1.1）、式（6.1.2）。但是粉煤灰的活性低于矿渣的活性，在胶凝材料水化早期，主要进行的是矿渣受激发剂激发而发生的水化反应，矿渣对胶凝体系强度起主要贡献。而粉煤灰的火山灰效应很缓慢，在初期水化较少，对强度并无明显的贡献。

同时，粉煤灰有着其独特的自身结构和颗粒形态的特性，粉煤灰多呈球形，粒径很小，表面比较光滑，质地致密，能够比较有效地填塞水泥浆体中的粗孔，尤其是填塞水泥浆体中的毛细孔的通道，使大孔细化，能够改变式样的流变性质和初始结构。在胶凝材料满足强度要求的基础上，基于综合利用粉煤灰的原则以及考虑经济效益因素，故选择粉煤灰的掺入量为15%。