1、0引言我国西北地区的盐渍土分布广泛，环境作用等级基本为-D和-E1，这对该类地区混凝土结构的抗有害离子侵蚀性能提出了较高要求，掺入矿物掺合料是解决这一问题的有效措施之一。矿物掺合料主要通过火山灰效应、微集料填充效应和形态效应来提高混凝土的密实性，从而提升混凝土的抗有害离子侵蚀性能2-5。近年来，随着我国建筑行业的快速发展，优质矿物掺合料尤其是级粉煤灰出现了供不应求的情况，且在实际工程中，不同批次进场的粉煤灰、矿粉等容易出现质量不稳定的问题，这对强腐蚀环境下混凝土结构的长期耐久性能不利6-8。相比于普通混凝土，核工程混凝土对长期耐久粉煤灰-矿粉复合掺合料对核工程混凝土性能的影响许建华1，2，杜国
2、伟3，刘向坤3，*，彭颢3（1.江苏核电有限公司，江苏 连云港222000；2.中核苏能核电有限公司，江苏 连云港222000；3.中核混凝土股份有限公司，陕西 西安710016）摘要：研究了级粉煤灰-S75级矿粉复合掺合料的掺量（20%、25%、30%、35%）对核工程混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响，并与单掺和复掺级粉煤灰与S95级矿粉的混凝土进行了对比。结果表明：经超细粉磨后，级粉煤灰和S75级矿粉的颗粒形貌得到改善，趋于圆润光滑；相同掺量下，与单掺和复掺级粉煤灰与S95级矿粉的试验组相比，掺复合掺合料混凝土的工作性更好，力学、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能更优；随着复合掺合
3、料掺量的增加，混凝土的坍落度、抗压强度、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数均先增大后减小，质量损失率和氯离子扩散系数均先减小后增大，其最佳掺量为30%。关键词：核工程；粉煤灰；矿粉；复合掺合料；混凝土；工作性；力学性能；耐久性能中图分类号：TU528.041文献标识码：Adoi:10.19761/j.1000-4637.2023.07.090.05Influence of fly ash and slag powder composite admixture on the performance ofnuclear engineering concreteXU Jianhua1，2,DU Guo
4、wei3,LIU Xiangkun3，*,PENG Hao3(1.Jiangsu Nuclear Power Co.,Ltd.,Lianyungang 222000,China;2.China Nuclear Suneng Nuclear Power Co.,Ltd.,Lianyungang 222000,China;3.China Nuclear Concrete Co.,Ltd.,Xian 710016,China)Abstract:The effects of the content(20%,25%,30%,35%)of the grade fly ash and S75 slag po
5、wder compositeadmixture on the workability,mechanical properties and durability of nuclear engineering concrete were studied,andcompared with the concrete mixed with grade fly ash or S95 slag powder.The results show that after ultrafine grinding,the particle morphology of grade fly ash and S75 slag
6、powder is improved and tends to be round and smooth.At thesame content,the workability of concrete mixed with composite admixture is better than that of the test groups mixed withgrade fly ash and S95 slag powder,and the mechanical properties,frost resistance,chloride ion penetration resistanceand s
7、ulfate corrosion resistance are better.With the increase of the content of composite admixture,the slump,compressivestrength,relative dynamic elastic modulus and compressive strength corrosion resistance coefficient of concrete firstincrease and then decrease,and the mass loss rate and chloride ion
8、diffusion coefficient first decrease and then increase,and the optimum content of composite admixture is 30%.Keywords:Nuclear engineering;Fly ash;Slag powder;Composite admixture;Concrete;Workability;Mechanicalproperty;Durability基金项目：陕西省科技厅重点研发计划一般项目（2023-YBSF-538）。2023年第7期混 凝 土 与 水 泥 制 品2023 No.77月C
9、HINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTSJuly90-表1试验配合比Table 1Test mix proportionskg/m3图1粉煤灰超细粉磨前后的SEM图（8 000）Figure 1SEM of fly ash before and after ultrafinegrinding(8 000)图2矿粉超细粉磨前后的SEM图（8 000）Figure 2SEM of slag powder before and after ultrafinegrinding(8 000)性能的要求一般更高，以保证混凝土结构在服役期间的安全可靠性。我国西北地区的某些大型核工程
10、的混凝土需求量很大，所用的矿物掺合料种类较多，但受现场搅拌站场地的限制，多种矿物掺合料的同步备料较难实现。因此，若能实现对不同矿物掺合料进行有效整合，将显著提升现场混凝土的保供能力。综上，本文研究不同掺量的级粉煤灰-S75级矿粉复合掺合料（以下简称复合掺合料）对混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响，并与单掺和复掺级粉煤灰与S95级矿粉的混凝土进行对比，以期为西北盐渍土地区的高耐久性混凝土设计提供参考。1试验概况1.1原材料水泥：P42.5级水泥。粉煤灰：厦门益材粉煤灰有限责任公司生产的级粉煤灰，45 m方孔筛筛余为6.4%，需水量比为94%，烧失量为1.24%，28 d活性指数为77%，游离
11、CaO含量为0.63%。矿粉：三钢集团（龙海）矿微粉有限公司生产的S95级矿粉，密度为2.8 g/cm3，比表面积为405 m2/kg，流动度比为96%，7 d活性指数为71%，28 d活性指数为107%。复合掺合料：武汉三源特种建材有限公司生产的普通型级复合掺合料，45 m方孔筛筛余为3.2%，比表面积为883 kg/m2，流动度比为101%，7 d、28 d活性指数分别为89%、97%，抗压强度增长比为1.05，含水量为0.09%。大致的制备过程为：先将级粉煤灰和S75级矿粉分别粉磨一定时间，然后按质量比73混合后再粉磨一定时间，即得到复合掺合料。超细粉磨前后粉煤灰和矿粉的微观形貌分别见图
12、1和图2。可见，超细粉磨优化了粉料的颗粒形貌，使颗粒形貌趋于圆润光滑，这有利于改善混凝土的工作性9。碎石：最大粒径不大于25 mm，吸水率不大于1.5%，含泥量为0.6%，泥块含量为0.1%，压碎指标为8%。砂：区中砂，细度模数为2.8，含泥量为1.8%，泥块含量为0.2%。减水剂：聚羧酸高性能减水剂，减水率25%。水：自来水。1.2配合比本试验混凝土设计强度等级为C30，复合掺合料的掺量分别为20%、25%、30%、35%；单掺和复掺粉煤灰与矿粉时，矿物掺合料的总掺量均为25%、30%，复掺时m粉煤灰m矿粉=11。试验配合比见表1。1.3试验方法坍落度试验按照GB/T 500802016普通
13、混凝土拌合物性能试验方法标准进行。抗压强度试验按照GB/T 500812019混凝土物理力学性能试验方法标准进行，试件尺寸为150 mm150 mm150 mm。抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能试验按照GB/T 500822009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行。2试验结果与分析2.1工作性图3为各组混凝土拌合物的坍落度试验结果。（a）粉磨前（b）粉磨后（a）粉磨前（b）粉磨后编号水泥粉煤灰矿粉复合掺合料砂碎石水减水剂F25F3023221778.093.08828821 0791 0791601605.425.42S25S3023221778.093.08828821 079
14、1 0791601605.425.42F1S1F2S223221739.046.539.046.58828821 0791 0791601605.425.42FS20FS25FS30FS3524823221720162.078.093.0109.08828828828821 0791 0791 0791 0791601601601605.425.425.425.42粉煤灰-矿粉复合掺合料对核工程混凝土性能的影响许建华，杜国伟，刘向坤，等91-图7相对动弹性模量试验结果Figure 7Test results of relative dynamic elastic modulus图6复合掺合料掺
15、量对混凝土抗压强度的影响Figure 6Influence of the composite admixture content on thecompressive strength of concrete图4掺量25%时，掺不同矿物掺合料混凝土的抗压强度Figure 4Compressive strength of concrete with differentmineral admixtures at 25%图5掺量30%时，掺不同矿物掺合料混凝土的抗压强度Figure 5Compressive strength of concrete with differentmineral admi
16、xtures at 30%图3各组混凝土拌合物的坍落度Figure 3Slump of each group of concrete mixture200150100500坍落度/mmF25F30S25S30F1S1F2S2FS20FS25FS30FS35拌合物454035302520151050抗压强度/MPaF25S25F1S1FS25试件7 d28 d60 d50454035302520151050抗压强度/MPaF30S30F2S2FS30试件7 d28 d60 d50454035302520151050抗压强度/MPaFS20FS25FS30FS35试件7 d28 d60 d1009080706050相对动弹性模量/%050100150200250冻融循环次数F25F30S25S30F1S1F2S2FS20FS25FS30FS3560%从图3可以看出，单掺粉煤灰或矿粉时，随着粉煤灰或矿粉掺量的增加，混凝土拌合物的坍落度增大。相同掺量下，单掺矿粉试验组的坍落度小于单掺粉煤灰试验组的坍落度，这主要是因为矿粉的细度更大，颗粒棱角较多，增大了混凝土拌合物的黏性8，故单掺矿粉试验组的坍
