粉煤灰不同摻量、養(yǎng)護(hù)條件對混凝土性能和粉煤灰影響系數(shù)的研究

楚建平，羅鑫

（北京澤天宇混凝土有限公司，北京102613）

1 前言

隨著自然資源的日益緊張和技術(shù)的不斷進(jìn)步，粉煤灰已經(jīng)作為一種必不可少的原料，在混凝土中摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰部分取代水泥作為膠凝材料可以改善混凝土和易性、提高混凝土后期強(qiáng)度、減少大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、提高混凝土耐久性并獲得較低經(jīng)濟(jì)成本。但由于粉煤灰在混凝土中早期活性低，水化反應(yīng)開始時間晚，造成混凝土早期強(qiáng)度偏低，混凝土強(qiáng)度不能滿足工程進(jìn)度要求，而施工現(xiàn)場又不能很好的滿足混凝土的養(yǎng)護(hù)要求。因此依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000 的有關(guān)規(guī)定采用粉煤灰超量取代水泥的方法來設(shè)計(jì)混凝土配合比，以期在獲得優(yōu)異性能的同時，還能滿足工程施工的進(jìn)度要求。而在2011年12月1日開始實(shí)施的新版《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011，在混凝土配合比設(shè)計(jì)方面最大的差別在于以“水膠比”取代“水灰比”、以膠凝材料28d 膠砂抗壓強(qiáng)度取代水泥28d 膠砂抗壓強(qiáng)度，用粉煤灰影響系數(shù)取代粉煤灰超量系數(shù)來確定單方混凝土中粉煤灰的用量。其中膠凝材料膠砂應(yīng)以與混凝土相同比例的水泥-粉煤灰拌制，其與純水泥膠砂的28d 抗壓強(qiáng)度比稱為粉煤灰影響系數(shù)，當(dāng)無實(shí)測值時應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)中所給出數(shù)值并結(jié)合粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

目前北京市場上的所有普通商品混凝土大都采用粉煤灰作為膠凝材料的一種，為此筆者公司試驗(yàn)室根據(jù)新版標(biāo)準(zhǔn)的要求并結(jié)合站內(nèi)原材料實(shí)際情況，測試了不同摻量下的粉煤灰影響系數(shù)，并研究了其與混凝土抗壓強(qiáng)度的相關(guān)性，同時比較了不同養(yǎng)護(hù)制度下的粉煤灰混凝土的強(qiáng)度性能。

2 原材料

細(xì)骨料：涿州眾興河砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，泥塊含量0.4%，含泥量1.4%，級配區(qū)為Ⅱ區(qū)。

粗骨料：涿州眾興卵碎石，含泥量0.6%，泥塊含0.2%，壓碎指4.1%,針片狀含量5.0%，級配合格。

粉煤灰：榮光偉業(yè)Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度16.5%，燒失量5.4%，需水量比100%。

水泥：金隅太行P·O42.5 水泥，3d 膠砂抗壓強(qiáng)度28.4MPa、28d 膠砂抗壓強(qiáng)度50.3MPa，初凝2h20min，終凝4h35min，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量28.6%，安定性合格。

防凍劑：北京住邦ZB-1防凍劑，規(guī)定溫度-10℃，性能優(yōu)異，質(zhì)量穩(wěn)定。

3 試驗(yàn)配比及數(shù)據(jù)

本試驗(yàn)分為膠砂和混凝土兩部分，由膠砂試驗(yàn)確定粉煤灰影響系數(shù)之后通過混凝土試驗(yàn)了解不同粉煤灰摻量對混凝土抗壓強(qiáng)度、出機(jī)坍落度等的影響，并比較了兩種不同養(yǎng)護(hù)條件即標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)）和模擬施工現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)條件（以下簡稱模擬）粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度及增長幅度。

混凝土配合比共6 組，以北京市場上常用的C30 混凝土為依據(jù)，膠凝材料總量為380kg/m3，水膠比0.48，砂率48%，粉煤灰摻量0%～50%，膠砂部分依據(jù)水泥膠砂強(qiáng)度配比，共6 組，粉煤灰摻量0%～50%。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見表1、2。

表1 粉煤灰影響系數(shù)

表2 混凝土性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）表2中出機(jī)坍落度反映了在相同條件下粉煤灰不同摻量對混凝土出機(jī)流動性的影響，當(dāng)粉煤灰摻量在20%～40%時，混凝土具有較好的出機(jī)流動性。

（2）根據(jù)表1、2 中試驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合圖1可知混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28d 時，各組粉煤灰混凝土與純水泥混凝土抗壓強(qiáng)度之比，均高于相對應(yīng)的粉煤灰影響系數(shù)，而在模擬施工養(yǎng)護(hù)條件下28d 抗壓強(qiáng)度比以粉煤灰摻量20%為界，左側(cè)折線高于粉煤灰影響系數(shù)，右側(cè)折線低于粉煤灰影響系數(shù)。

圖1 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比與粉煤灰影響系數(shù)的比較

（3）圖2表示養(yǎng)護(hù)條件不同粉煤灰摻量相同的混凝土的28d 抗壓強(qiáng)度比（模擬養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 抗壓強(qiáng)度之比），可以看出當(dāng)粉煤灰摻量不大于20%時，28d 抗壓強(qiáng)度比與純水泥混凝土處于同一水平，當(dāng)粉煤灰摻量超過20%時，28d 抗壓強(qiáng)度比顯著下降。

圖2 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比

（4）圖3顯示了在兩種養(yǎng)護(hù)條件下，粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度比增長率K 及其在不同粉煤灰摻量下的變化趨勢，見式（1）。

從數(shù)據(jù)及線性關(guān)系可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度比增長率隨粉煤灰摻量的增加而上升，在自然

圖3 混凝土抗壓強(qiáng)度比增長率

（1）通過試驗(yàn)表明，新規(guī)范中的粉煤灰影響系數(shù)可以較好的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)粉煤灰混凝土的28d 抗壓強(qiáng)度，而在非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，當(dāng)粉煤灰摻量大于20%時，粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比明顯低于粉煤灰影響系數(shù)。

（2）粉煤灰摻量不高于20%時，不同養(yǎng)護(hù)條件下粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比基本相同，但當(dāng)摻量高于20%時，粉煤灰混凝土比值急劇下降，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時應(yīng)對粉煤灰摻量進(jìn)行控制，防止實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度差異過大。

（3）各摻量模擬施工現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度增長率K 處于同一水平，但隨粉煤灰摻量的增加而下降，但進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時，則明顯上升。因此采用粉煤灰作為膠凝材料的混凝土應(yīng)盡量延長養(yǎng)護(hù)時間，保持混凝土結(jié)構(gòu)的濕度、溫度以發(fā)揮粉煤灰后期活性大的特點(diǎn)，保證工程質(zhì)量。