磨细粉煤灰对水泥基材料性能的影响

 由于粉煤灰水泥具有需水量少、水化热低、干缩小、抗腐蚀性好等特点，作为混合材在水泥中的应用尤其是在大掺灰量及磨细粉煤灰中的应用越来越广泛，但由于掺加粉煤灰的混凝土早期强度比较低，在很大程度上限制了粉煤灰的掺量和应用。而提高粉煤灰早期活性，可在提高掺灰量的同时，保证水泥浆体、胶砂和混凝土的强度。本文通过对比磨细粉煤灰和原状灰，研究机械磨细法对粉煤灰早期活性的影响及磨细灰对水泥浆体的需水量、凝结时间、化学结合水量及水泥胶砂流动度、强度和干缩等性能的影响。

1 原材料及试验方法
1.1  原材料
       原材料包括粉煤灰(化学组成见表1)、水泥熟料(用孔径为0.045mm的方孔负压筛筛余4.62%)。

     取原状粉煤灰(faa)；两份各10kg分别用球磨机磨20分钟和40分钟，得磨细粉煤灰(分别记为fab和fac)；用0.045mm 方孔负压筛测得各灰细度：faa为2.60 、fab为0.36 、fac为0.29。1．2  试验方法
分别用原状粉煤灰(faa)、磨细粉煤灰(fab、fac) 与水泥熟料和石膏掺合，按熟料：粉煤灰：石膏=65：30：5的配比制成粉煤灰水泥(对应组号为a、b、c)，测定其标准稠度需水量、凝结时间和化学结合水量等性能；并分别用a、b、c(质量各450g)、标准(质量1350g)及相应的水灰比制成胶砂，组号分别为aa、bb、cc，研究磨细粉煤灰对胶砂流动度、强度及干缩性能的影响。试块尺寸为40mm×40mmx 160mm。

2 结果及讨论
2.1  对浆体标准稠度需水量的影响
      表2是标准稠度需水量试验结果。从中可看出相比原状灰，磨细灰可减少标准稠度需水量，但随着粉磨时间延长，标准稠度用水量却又增大甚至超过了原状灰。这主要因为：开始粉磨时，改变了颗粒的级配形状，并使玻璃微珠增多，且颗粒都有新的表面，提高了水泥的和易性，减少了标准稠度需水量。而随着粉磨时间延长，由于过度粉磨，破坏了更多的玻璃体，使结构缺陷数量大大增多，比表面积增大，需要更多的水来润湿其表面，导致标准稠度需水量出现反弹。

2.2 对浆体凝结时间的影响
      从表2可看出：相比原状粉煤灰，磨细灰使浆体凝结时间略有缩短，但随粉磨时间延长，粉煤灰磨细到一定细度后，凝结时间出现延长并略微超过了原状灰粉磨可提高粉煤灰的活性，使其水化速率增大，故凝结时间缩短。但过度粉磨对水化不利，反而使水泥的水化速率变慢，延长了凝结时间[1]。
2.3 对水泥化学结合水量的影响  
      图1是不同龄期的水泥化学结合水量从中可看出：掺原状灰和磨细灰的水泥的化学结合水量均随龄期延长而提高。在同掺量、同龄期下，相比原状灰，磨细灰可以使水泥的化学结合水量增多。但随着粉磨时间延长，灰的细度增加，化学结合水量并没有明显的增加。

2.4 对胶砂流动度的影响
      当水灰比为0.44时，胶砂的流动度试验结果：aa为133mm；bb为146mm；cc为149mm。从试验结果可看出，与原状灰相比，磨细灰可大太提高砂浆的流动性能，但随着粉磨时间的延长，其流动度增大的趋势变缓。这主要因为，粉磨打破了粉煤灰疏松多孔的组合粒子(这些粒子通常可包含较多的水)，释放了包裹在组合粒子中的玻璃微珠，玻璃微珠在水泥加水拌和时发挥“滚珠”作用，从而提高胶砂的流动性。但随着粉磨时间延长，粉煤灰比表面积增加，拌和时表面吸附水增加，使其改善流动性能的趋势变缓。
2.5 对胶砂强度的影响
      从表3可以看出，相比原状灰，磨细灰使胶砂三天强度略微提高，28天强度明显提高；随着粉磨时间延长，粉煤灰的细度增加，对强度的影响不大。这是因为粉磨提高了粉煤灰的早期活性，增大了粉煤灰水化的速率，从而提高了水泥胶砂的早期强度。

2.6 对干缩的影响
      从图2可看出，同原状灰相比，磨细灰对胶砂的干缩率明显影响，仅使其干缩率有略微减小。

3  结论
      (1)机械磨细法可以提高粉煤灰的早期化学活性。
      (2)相比原状灰，磨细灰使浆体凝结时间略有缩短，但随着粉磨时间延长，研磨到一定细度后，凝结时间出现延长并略微超过了原状灰。
      (3)相比原状灰，磨细灰可以提高水泥浆体和砂浆的流动性能。随着粉磨时间延长，粉煤灰的比表面积增大，水泥浆体流动性反而变差，甚至差于掺原状灰，而胶砂流动度继续增大，但趋势变缓。
      (4)掺原状灰和磨细灰的水泥的化学结合水量均随龄期的延长提高。相比原状灰，磨细灰可使水泥的化学结合水量增多。但随着粉磨时间延长，灰的细度增加，化学结合水量却没有明显增加。
      (5)相比原状灰，磨细灰可提高胶砂的早期强度，但随着粉磨时间延长，灰的细度增加，但对胶砂强度影响不大。
      (6)同原状灰相比，磨细灰使胶砂的干缩率略微减小，但没有明显的影响。