粉煤灰双掺混凝土的试验研究

粉煤灰双掺混凝土的试验研究

王冬梅

王冬梅（南通大学建筑工程学院）

摘要：本文从研究不同掺量粉煤灰混凝土的力学性能入手，从机理上分析了粉煤灰与高效减水剂双掺对新拌混凝土的凝结时间、早期强度、和易性的影响以及硬化后混凝土后期强度的发展趋势的影响。

关键词：粉煤灰双掺强度

0引言

众所周知，我国有丰富的煤炭资源，是世界产煤大国，加上以燃煤火力发电为主的电力工业的发展、电厂规模的不断扩大，导致了粉煤灰排放量的急剧增长。目前我国粉煤灰的年排放量为3亿t，耗用大量的土地和冲灰用水。事实证明，积极推动粉煤灰的综合利用，可获得巨大的社会效益和经济效益。

粉煤灰作为一种人工火山灰质材料，在混凝土中作为掺和料意义尤为重大，这不仅能大量利用粉煤灰，节约水泥，提高工程质量和降低成本，而且掺有粉煤灰的混凝土具有一系列的优点。如可使混凝土和砂浆后期强度高，干缩性小，和易性好，水化热低，抑制碱骨料膨胀，抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。为了检测粉煤灰双掺混凝土的均匀稳定性，通过大量试验，即前期试验通过适配及和易性调整之后，共制做C25、C30、C35、C40四种强度混凝土抗压试块360组，每种强度按7天、28天、90天各做试块30组，按混凝土配合比设计规范规定，在同时满足结构设计的强度等级及施工的和易性要求的基础之上确定了最终配合比，并通过强度与龄期关系曲线及强度与粉煤灰掺量关系曲线分析确定粉煤灰取代水泥最佳掺量，进而对粉煤灰在双掺混凝土配合比设计当中的作用以及影响因素进行了分析与研究。

1粉煤灰对混凝土性能的影响

1.1凝结时间粉煤灰混凝土比基准混凝土凝结时间慢，初终凝均比基准混凝土推迟约1-3小时，这是由于粉煤灰在形成的过程中，其表面吸附了一定量的Na2O及SO3，这些化合物延长了混凝土的凝结时间。粉煤灰对延缓凝结时间的影响，凡产量大的、气温寒冷的都要比产量少的缓凝时间更长些。这对热天施工以及一些要求缓凝的混凝土工程来说，缓凝反而成为优点。当然粉煤灰混凝土缓凝对需要早强及提前拆模是不利的。一般粉煤灰混凝土缓凝不致于影响正常施工。

1.2早期强度粉煤灰混凝土的早期强度降低，其原因是部分水泥被粉煤灰所取代，早期硬化混凝土中水化产物质量减少，粉煤灰颗粒活性组分的化学反应迟缓，颗粒周围的水膜层间隙尚未填实，较大的空隙和敞开的毛细孔较多，结构密实性较差等。这个缺点会引起拆模时间延迟，工期延长，影响施工进度等。

近年粉煤灰混凝土技术的研究和发展的结论指出，粉煤灰混凝土成熟度与强度的关系与普通水泥混凝土的情况不同，有些关于普通水泥混凝土的成熟度概念，不能直接搬到粉煤灰混凝土上来。粉煤灰混凝土与基准混凝土性能的对比，尤其是强度，习惯以28d龄期为准。实际上在正常温度下，到28d龄期，粉煤灰活性效应的作用还处于初期，即使规范中规定，粉煤灰混凝土质量指标仍按28d龄期考核，因此，材料在使用上说是不够合理的。

为了解决这个问题，开展了早期与基准混凝土强度以及28d龄期等强度的配合比设计研究，对于粉煤灰影响混凝土性能的研究，还要重视28d龄期以前正在硬化的、早期的混凝土强度和其他性能。为此，应向工程技术人员说明，即使粉煤灰混凝土达到了28d龄期，但还不够成熟。经过配合比设计，粉煤灰混凝土强度是可以做到与基准混凝土等同的，但是粉煤灰混凝土后期强度和其他性能的发展，要远远超过基准混凝土。

1.328d龄期强度与后期强度混凝土抗压强度和性能，现行钢筋混凝土设计规范是以28d龄期为准。现推广粉煤灰混凝土技术，主要是要求28d龄期与基准混凝土等强度。这样就需经过配合比设计，并采用适当措施，才能把原来需要90～180d龄期才能达到的等强度水平，提前到28d。试验结果表明，28d龄期与基准混凝土等强度的粉煤灰混凝土的其他性能，基本上也与同龄期的基准混凝土接近。但是，这种28d龄期等强度的粉煤灰混凝土毕竟仍处于未充分成熟期，其潜力是相当可观的。粉煤灰混凝土90～180d龄期的后期强度还可增高20%～30%；180d～360d龄期的强度可能增长50%～70%。如按后期强度设计粉煤灰混凝土可节约20～50kg/m3水泥用量。

2粉煤灰双掺混凝土的基本力学性能

普通混凝土配合比设计要求混凝土坍落度在30mm～50mm之间。试验经反复调整之后，在满足混凝土和易性的基础上最终确定了混凝土的配合比。从新拌混凝土的拌合物性能来看，粉煤灰混凝土（等量取代水泥的20%～40%）的流动性、粘聚性、保水性均较好。

在力学性能方面因粉煤灰混凝土早期强度较低，后期强度较高，因此，在粉煤灰混凝土中采用掺高性能AE减水剂的办法来弥补混凝土早期强度较低的问题。粉煤灰混凝土立方体抗压强度均高于不掺粉煤灰和减水剂的普通混凝土的抗压强度。

3结语

通过对各强度等级粉煤灰混凝土抗压强度的力学性能试验结果及各强度等级粉煤灰混凝土抗压强度与龄期的关系分析，掺加高效减水剂能够有效弥补粉煤灰混凝土早期强度低的问题，其强度贡献率大约在10～15%左右；而且后期强度的增长也较稳定。随着粉煤灰掺量的增大，混凝土抗压强度有所降低，当粉煤灰掺量大于30%后，强度下降的速率较快，尤其是当粉煤灰掺量为40%时，其抗压强度值降低明显，因此从大掺量粉煤灰有效利用的角度来看，粉煤灰以30%取代水泥时的力学性能效果较好，同时也能满足规范对中低强度混凝土中粉煤灰取代水泥的最大限量的要求。

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