粉煤灰在商品混凝土中的掺量

粉煤灰在商品混凝土中的掺量
袁筱乐
摘 要：本文通过试验表明使用粉煤灰取代部分水泥,在基本不影响混凝土强度的情况下,它可以起到降低混凝土水化热引起的温度升高、防止混凝土开裂、改善混凝土耐久性的作用。
关键词：粉煤灰 混凝土 掺量
1 引言
近几年来，国内外许多学者纷纷提出生态环保型混凝土是今后发展的方向。如何正确、合理地在混凝土中应用粉煤灰，使之达到改善混凝土性能、提高工程质量、降低混凝土成本、节能利废等要求，是当下着重研究的课题。
　文献表明:使用粉煤灰取代部分水泥,在基本不影响混凝土强度的情况下,它可以起到降低混凝土水化热引起的温度升高、防止混凝土开裂、改善混凝土耐久性的作用。粉煤灰掺入混凝土中,将对混凝土的用水量产生影响;同时用水量或者水胶比(W/ B) 的变化也将对粉煤灰混凝土的强度产生影响。
为使得粉煤灰混凝土的强度满足工程设计需要,我们选取了几个不同的水胶比,以不同的粉煤灰的掺量配制混凝土,进行破型实验。通过抗压强度试验对不同水胶比状况下不同粉煤灰掺量对混凝土强度的影响进行了研究,为粉煤灰混凝土的推广应用提供借鉴。
2 　原材料和试验方法
2. 1 　原材料
(1) 水泥:采用P. O 42.5水泥
　　(2) 粉煤灰:采用扬州湾头电厂的Ⅱ级粉煤灰
　　(3) 砂:含水率为4%的Ⅱ类中砂
　　(4) 石:粒径为5～31.5 mm 的碎石
　　(5) 外加剂:高效泵送剂，掺量为水泥量的1.3％
2. 2 　试验方案
　在粉煤灰混凝土中,影响混凝土抗压强度的主要因素为胶凝材料强度和水胶比。本试验中,胶凝材料强度近似转化为粉煤灰掺量来表示。为了缩短试验时间,保证研究质量,达到事半功倍的目的,我们采用了水胶比与粉煤灰掺量的双因子水平正交试验方法。
　　参照JGJ / T55 —2000 和粉煤灰在混凝土施工技术规程中的有关规定,普通混凝土的水胶比一般为0. 4～0. 6 ,因而本试验中水胶比暂且取0. 40 ,0. 44 ，0.50;粉煤灰混凝土中粉煤灰掺量一般取在10 %～ 25% 之间, 本次试验我们把粉煤灰掺量定为0%，8%，10%，12%，15%，18%，20 % ,25% ,
30 %，35 % ，40%十一个值。
本试验中,我们采用固定胶凝材料量,根据水胶比选用不同用水量，砂率初步选为40%。
试件成型工艺流程如下:
(1) 准备材料:各种原材料
(2) 物理、化学分析:主要测定粉煤灰的含水率、烧失量、细度、需水量及各化学成分等见表1
(3) 确定配比、称量:按照计算好的配比用天平称量好各成分的重量
(4) 搅拌:采用机械搅拌
(5) 成型:采用一平方米强制式振动台振实
(6) 养护:拆模前用塑料保鲜膜覆盖,以保证含水率,外用洒水养护;
达到拆模强度,拆模后浸水养护(7 天)
(7) 破型:采用NYJ2000 型压力机测定本试样的抗压强度
表1 粉煤灰物理、化学分析表
细度 需水量 烧失量 含水率 SO3 SiO2
6.8 99 6.2 0.29 0.64 54.0
Fe2O3 AI2O3 CaO MgO K2O Na2O
6.11 27.7 2.57 1.23 1.50 0.37

3 试验
3．1 工作性
在水胶比同为0.4的条件下，对各粉煤灰掺量不同的新拌混凝土进行坍落度试验。以基准混凝土的坍落度为1 ， 各不同掺量的粉煤灰混凝土的相对坍落度见图1。 从图中可以看出， 掺加粉煤灰对混凝土的工作性的改善十分明显，在掺量达20%时达到峰值，各掺量的粉煤灰
　　　　混凝土的坍落度均大于基准混凝土。 同时也可以看到，粉煤灰混凝土
　　　　的粘聚性、保水性好，离析泌水现象少。

3. 2 坍落度经时损失

表2 粉煤灰混凝土的坍落度经时损失
序号 水泥
(kg/m3) 粉煤灰
(kg/m3) 坍落度（ mm ）
0h 1h 2h 3h
1 360 0 160 145 120 80
2 334 28 180 170 145 110
3 324 36 195 185 170 150
4 317 43 210 200 185 170
5 306 54 220 215 200 180
6 295 65 235 235 225 200
7 288 72 245 250 230 210
8 270 90 235 230 215 200
9 252 108 225 220 200 180
10 234 126 210 200 180 165
11 216 144 200 185 165 140

表2是粉煤灰混凝土拌合物坍落度经时损失的试验结果（同样水胶比
为0.4）。由此表可以看出，坍落度损失刚开始随着粉煤灰掺量的增加而减少，直到掺量超过20%以后，坍落度损失又有所增多，但各掺量粉煤灰的新拌混凝土坍落度损失均小于基准混凝土。
3.3 力学性能
众所周知，普通粉煤灰混凝土尽管后期强度高，但早期强度低，并且粉煤灰掺量越大，早期强度下降越厉害。这是粉煤灰混凝土主要的缺点，严重阻碍了其应用范围。本次试验通过三个不同水胶比下各掺量粉煤灰混凝土的强度比对（图2-1、图2-2），得出以下结论：在同一水胶比下混凝土的7天早期强度随着粉煤灰的增加而降低，但显然粉煤灰含量大于20 %以后对混凝土的强度影响较明显，20%以内影响不大。同一水胶比下混凝土28天强度也均能满足设计要求，而且由于粉煤灰的二次水化作用,可以预测其后期强度不会低于不掺粉煤灰的混凝土,同时可以节约水泥,明显的改善混凝土的和易性,故完全可以满足工程实际的需要。
 

 

4 　试验结果分析和讨论
　　根据以上数据,可以很明显的得出如下结论:
　 (1) 在整个试验中我们发现掺入粉煤灰的混凝土的粘聚性都比普通混凝土要好,同时发现当粉煤灰掺量增大时,混凝土的和易性有所改善。这说明粉煤灰对混凝土的和易性是有利的。
(2) 在同一水胶比下混凝土的早期强度随着粉煤灰的增加而降低;在同一水胶比的条件下,粉煤灰的掺入量越大,混凝土强度值越低
　　 (3) 在同一个水胶比下粉煤灰的掺量在20 %左右混凝土的早期强度有一个明显的转折点,即粉煤灰掺量一旦超过了20 % ,其强度将有一个明显的下降区间。
分析认为:在一定掺量下，粉煤灰混凝土和易性良好，强度影响不大。但粉煤灰掺量过大时,胶凝材料总量中的水泥熟料含量相对较少,熟料水化生成的Ca(OH)2量较少,减少了粉煤灰水化反应生成C2S2H 的比例,有些粉煤灰颗粒没有参与反应,难以有足够的生成物填充周围的空隙,所以混凝土强度会随粉煤灰掺量的增大(水泥用量减少) 呈明显下降趋势,试验结果与理论分析基本吻合,故单纯的用粉煤灰高比例的取代水泥是不可行的。另外养护龄期也是决定粉煤灰混凝土强度高低的另一个重要因素,随着养护龄期增大,对粉煤灰混凝土强度发展是相当有利的。在实际商品混凝土运用中,我们完全可以综合考虑成本造价、浇筑部位、施工工艺、养护条件等因素来决定粉煤灰的最佳掺量。

参考文献:
　　[1] 　曾波,杜庆檐. 掺粉煤灰混凝土强度增长与龄期关系的试验研究[J ] . 广东水利水电职业技术学院学报,2003 , (3) :24～25
　　[2] 　朱广祥等. 水胶比对粉煤灰混凝土强度的影响[J ] . 低温建筑技术,2003 , (6) :10～12
[3] 　苑克增等. 粉煤灰与矿渣微粉对混凝土强度的影响[J ] . 山东建材,2004 , (2) :37～39

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