粉煤灰在混凝土中的应用.pdf

文章 编号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 5 - 0 0 1 0 - 0 3 - 粉煤灰 粉煤灰在混凝土中的应用 E x p e r i me n t a l S t u d y o f E f f e c t o f F l y A s h O ff C o n c r e t e P e r f o r m a n c e 潘祝俊 ，吕 鹏 ，丁军 ( 镇江城科新型建材有限公司， 江苏 镇江 2 1 2 0 0 4 ) 摘要：粉煤灰的适量掺入能够改善混凝土的工作性，降低其早期收缩和开裂，利于后期强度发展。通过测量不同 粉 煤灰掺 量对 混凝土 坍落度 、 强度 、收 缩值 、开裂值 的影响 ，确定 了混凝 土 中粉 煤灰 最佳取代 水泥 量。这 为镇 江部 分 工程建设提 高 了质量 ，降低 了生产 成本 。 关 键词 ： 粉 煤 灰 ；混凝土 ；抗压 强度 ；早期 收缩 ；开裂 中图 分 类 号 ：T U5 2 8 ． 2 文 献 标 志码 ：A 0 前 言 粉煤灰替代水泥掺人混凝土中，不仅可以加强工业废 渣的资源化利用，而且可以减少水泥的水化放热，改善混 凝土的力学性能和耐久性能， 具有显著的综合经济技术效 应，因此粉煤灰的综合利用一直是建筑材料科学研究的重 点【 ” 。。 1 试验用原材料 1 ． 1 水泥 江苏镇江鹤林水泥厂生产的 P 0 4 2 ． 5 水泥，其性能见 表 1 。 表 1 水泥的主要性能 1 ． 3 粉煤灰 江苏镇江谏壁电厂生产的I 级灰。其性能见表 3 。 表 3 粉煤灰的主要性能 1 ． 4 石 子 江苏镇江永胜采石场生产的碎石，其性能见表 4 。 表 4 石子的主要性能 含泥量 泥块含量／ ％ 颗粒级配／ mm 表观密度n 【 g ． m 压碎指标值 0 ．4 0 ． 1 5 -1 6 1 6 ． 0 1 ． 5 2 6 9 0 8 ．2 1 ． 5 黄砂 江西洞庭湖天然黄砂，其性能见表 5 。 表 5 石子的主要性能 所有原材料选用均为就近择优原则。 1 ． 2 外加剂 江苏苏博特新材料股份有限公司 生产的S B T J M 一 1 0 混 2 试验方法 凝土高效减水剂。其性能见表 2 。 表 2 ~ , h J J n 剂的主要性能 Q coAL AsH 5 ／ 2 01 4 参照J G J 5 5 —2 0 l 1 《 普通混凝土配合比设计规程》并结 合自身经验进行配合比设计。拌合物性能根据 G B ／ T 5 0 0 8 0 — 2 0 o 2《 普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行试验。 抗压强度根据 G B ／ T 5 0 0 8 1 —2 0 0 2《 普通混凝土力学性能 试验方法标准》进行试验。 3 粉煤灰掺量对混凝土坍落度和强度的影响 粉煤灰取代率不同的混凝土的配合比， 见表 6 。表7 是 其性能检测结果。 表 6 试验用配合比 编号 坍落度／ mm 抗压强度／ MP a Oh 1 h 2 h 7 d 28 d 6 0d 9 0 d 和易性在混凝土中是一项很重要的技术指标，良好的 和易性，能使混凝土拌合物易于施工。其质量均匀，成型 密实。由粉煤灰的 “ 形态效应”可以看出，掺入一定量的 粉煤灰能增加混凝土的流动性。从表 7可以看出掺入粉煤 灰可以有效的改善新拌混凝土的和易性，降低混凝土的坍 落度损失，并且随着掺量的提高这一效果也越来越明显。 由表 7 可以看出，掺人粉煤灰的混凝土早期强度低于 基准混凝土，随着其掺量的提高强度越低，随着时间的推 移，在 2 8 d时与基准混凝土强度相差不多，但是到6 0 d 及 9 0 d时掺入粉煤灰的混凝土强度要比基准混凝土的强度 高得多。 4 粉煤灰掺量对混凝土收缩和开裂的影响 4 ． 1 试验研究方法 混凝土的早期收缩性能按照 G B ／ T 5 0 0 8 2 --2 0 0 9《 普 通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定的非 接触法进行测试，测试试验采用尺寸为 1 0 0 m m1 0 0 m m 5 1 5 m m棱柱体试模成型，成型后将试件连同模具一起 放在温度为 ( 2 0 2 )℃、 相对湿度为 ( 6 0 5 )％的恒温 恒湿的环境下养护，3 d后读取混凝土收缩值。整个非接 触法混凝土收缩试验的测试都应带模进行。 混凝土的早期开裂性能采用尺寸为 8 0 0 m m 6 0 0 m m 1 0 0 m m的平面薄板型试件，每组参数 3 个试件。试验 装置采用钢制模具，模具的四边采用槽钢或角钢焊接而成， 模具四边与底板通过螺栓固定，模具内部设 7根裂缝诱导 器，诱导器与模具短边平行。混凝土浇筑成型 3 0 m i n 后， 调节风扇位置和风速， 使试件表面中心上方 1 0 0 m m 处的 风速为 ( 5 0 ． 5 ) m ／ s 。试验时间从混凝土加水搅拌时开始 计算，在 ( 2 4 4 - O ． 5 ) h时测读裂缝。 4 ． 2试验方案 为研究粉煤灰掺量对不同强度等级混凝土的早期收缩 及开裂状况的影响，采用正交试验法设计试验方案。为保 证试验的可比性，要求坍落度控制在 1 5 0 — 1 7 0 m m ，用水量 以实际加水量为准。所有配比高效减水剂 ( J M 一 1 0 ) 掺量 均为 1 ． 1 ％， 具体配比如表 8 所示。 表 8 试验方案 5 ／ 2 0 1 4 粉煤灰 1 1 5 6 5 6 8 3 6 7 8 9 4 4 4 4 4 3 5 3 l 8 1 3 5 6 6 4 4 4 4 4 6 0 8 4 O 9 9 8 8 8 3 3 3 3 3 3 6 8 O 8 8 7 6 6 5 O O O O 7 3 5 7 9 O {l 2 ∞ " j 2 2 5 O O O 5 9 O l 2 2 1 2 2 2 2 l 2 3 4 5 D D D D D 4 ． 3 试验结果与分析 显示了不同粉煤灰掺量对不同强度的混凝土 3 d 收缩 值及开裂性能的影响见表9 、表 1 0 。由见表9 、表 1 0 可以 看出，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土的3 d 收缩值降低， 并且掺量越大，这种变化越明显。如 C 3 0混凝土掺量为 1 0 ％ 时，混凝土3 d收缩值在 4 2 5 1 0 ～ m ／ m ，与基准相 比 降低 3 ． 4 ％；其中掺量为2 0 ％时， 混凝土3 d收缩值在4 0 6 1 0 一 m ／ m，与基准相比降低 7 ． 7 ％；掺量为3 0 ％时，混凝 土3 d 收缩值为3 4 5 1 0 一 m ／ m，与基准值相比降低 2 1 ． 5 ％； 掺量为4 0 ％时，混凝土 3 d 收缩值为 2 4 3 1 0 — 6 m ／ m，与基 准相比降低 4 4 ． 8 ％。对于相同的粉煤灰掺量，混凝土设计 强度越高， 其早期收缩值越大。其原因主要是粉煤灰等量 取代水泥，降低了水泥的用量，降低了混凝土的硬化速度， 减弱了混凝土内部的自干燥程度，从而降低了混凝土早期 的化学收缩和自收缩程度。另外，由于粉煤灰的加入，改 善了胶凝材料的颗粒级配，增加了混凝土浆体的和易性， 有助于降低硬化后混凝土内部的孔隙率，增加混凝土的密 实性，降低了硬化后混凝土的干燥收缩程度。 表 9 粉煤灰掺量对不同强度等级混凝土 3 d收缩值 m ／ m 表 1 0 粉煤灰掺量对不同强度等级混凝土3 d 收缩降低程度／ ％ 从表 1 1 可以看出，对于相同强度等级的混凝土，粉 煤灰掺量越大，混凝土2 4 h 开裂值越小。比如，混凝土强 度等级为 C 3 5 时，未掺粉煤灰的基准试件 2 4 h 开裂值为 6 6 m m ／ m ；当粉煤灰掺量从 1 0 ％ 4 0 ％变化时，2 4 h 开裂 值为 5 7 ～ 3 2 m m 2 ／ m ，与基准相比降低了 1 3 ． 6 ％～ 5 1 ． 5 ％。 其主要原因是粉煤灰的加入，降低了混凝土的早期收缩， 进而降低了早期开裂。对于相同的粉煤灰掺量，混凝土 设计强度越高，2 4 h的开裂值越大，且强度越高，开裂 2 coAL AsH 5 ／ 2 01 4 情况越明显。例如，C 4 0 混凝土，未掺加粉煤灰时，2 4 h 开裂值可达 7 5 m m ／ m ，而 C 2 5混凝土，2 4 h开裂值仅 为4 1 m m z ／ m 。其原因是混凝土设计强度越高，水泥用量 越大，增加了混凝土早期的化学收缩的程度，进而增强 了开裂。 表 1 1 粉煤灰掺量不同强度等级 2 4 h开裂的影响 m 2 ／ m 2 5 工程应用 我们在新城市花园三期 ( 3 2 层 )、新城市花园四期 3 0 层)、金山水城三期 ( 2 8 层 )、九华山庄二期 ( 2 8 层 )、 九华山庄二期新增地块 ( 2 8 层 )、西津湾大型地下停车场 等工程中，都根据工程需要，掺人适量的粉煤灰，使得混 凝土具有良好的工作性和物理性能，且没有出现收缩开裂 情况，强度达到设计要求，完全符合 《 混凝土结构工程施 工质量验收规范》G B 5 0 2 0 4 --2 0 0 2的要求，且观感良好， 基本克服了商品混凝土的通病一 混凝土裂缝，提高了混凝 土的耐久性。特别是在夏季和大体积混凝土的应用中更能 显示其优点。 6 结论 ( 1 ) 用粉煤灰部分取代水泥后，可以降低水泥用量， 经济效益可观且混凝土拌合物工作性良好，稳定性提高， 而且增强了后期强度。 ( 2 ) 粉煤灰取代水泥后降低了混凝土的早期水化热， 可以有效的控制混凝土的早期收缩和开裂情况，从而提高 了混凝土的耐久性。 参考文献 [ 1 ] 沈旦中． 粉煤灰混凝土[ M】 ． 北京： 中国铁道出版社， 1 9 8 9 作者简介：潘祝俊，工作单位：镇江城科新型建材有限公司． 通信地址： 江苏省镇江市丹徒区高资镇香山大道1 号镇江城科新型建材有限公司技 术服务中心． 邮编： 2 1 2 0 0 4 ． E - m a i l ： 2 8 9 f a n g f a n g 2 8 9 @1 6 3 ． t o m ． 收稿 日期： 2 0 1 4年 1月 1 1日