粉煤灰高性能砼試驗分析

周召生

（寧夏華僑園集團公路工程有限公司，750001）

0 前言

粉煤灰砼是新型混凝土材料, 從上世紀70年代西方國家已經(jīng)在實際工程中得到成功應用,隨后成功應用于眾多混凝土結(jié)構(gòu)中.從建筑行業(yè)發(fā)展過程中,筆者認為粉煤灰混凝土在我國現(xiàn)代化建設必然會得到廣泛應用，首先粉煤灰屬于工業(yè)生產(chǎn)的廢渣,因此使用粉煤灰能夠提高環(huán)境質(zhì)量,減少固體廢棄物，其次混凝土高性能的發(fā)展需要,粉煤灰砼的抗?jié)B、抗酸堿腐蝕等性能明顯高于普通混凝土,除此以外粉煤灰的運用能夠減少水泥用量,從而減少混凝土的水化熱作用,我國當前應用粉煤灰砼應用至領(lǐng)域,達到了理想的經(jīng)濟效益，然而前期強度偏低、易碳化、抗凍性弱等缺陷影響了建筑工程的實際應用年限。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

采用42.5級水泥、二級碎石、Ⅱ級粉煤灰、元明粉、減水劑（其減水率18%～20%）。

1.2 試驗方法

以加入減水劑的混凝土為基準組,摻入 40%,50%,60%粉煤灰與減水劑的混凝土作為參照組，在確保混凝土實際性能的前提上,制作成混凝土試件,待其完成養(yǎng)護與成型后，測定構(gòu)件在3天,7天以及28天的實際抗壓強度,同時展開抗碳化、抗凍檢測試驗。

2 粉煤灰高性能砼配比設計

粉煤灰砼的配比目前還沒有統(tǒng)一規(guī)定，行政部門也沒有明確的技術(shù)規(guī)程，筆者認為將粉煤灰砼中粉煤灰含量作為一個變量展開配比設計，由于粉煤灰砼與普通混凝土在組成材料、工作性能等方面存在較大差異，對此只有根據(jù)其實際工作性能需求才能確定最優(yōu)混凝土配比粉煤灰砼中粉煤灰含量與水泥標號、粉煤灰等級、混凝土的實際強度、水膠比都有著密切聯(lián)系,尤其水膠比對粉煤灰砼的耐久性與工作強度產(chǎn)生重要影響加入 30%的Ⅱ級粉煤灰砼在早期工作強度以及抗碳化、抗凍耐久性均有顯著降低,根據(jù)3天與7天的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，與普通混凝土相比其強度降幅達40%～50%,其受碳化的影響深度竟然達普通混凝土的2倍,受到多次凍融循環(huán)后，其工作強度的損失值達未受凍融影的30%,為此,筆者在進行粉煤灰混凝土配比過程中,根據(jù)上述試驗中出現(xiàn)的問題,以強度高、抗凍性好的粉煤灰與較小的水膠比的減水劑、粉煤灰砼為基準條件,并用適量的元明粉與生石灰粉等措施從而進一步增強混凝土的抗凍性與早期工作強度和,并能夠提高混凝土的抗碳化能力，基于上述配比設計,從而提出了各項粉煤灰砼高性能的工作指標。

3 試驗結(jié)果探究

3.1 粉煤灰砼的工作性能

根據(jù)筆者對混凝土坍落度于水膠比的監(jiān)測數(shù)據(jù)所得,40%～60%的各組粉煤灰混砼的水膠比均在0.28～0.32,其混凝土坍落度為180～220mm，完全滿足粉煤灰高性能砼的粉煤灰摻量打、水膠比較小、混凝土流動性能高等設計要求，由于試驗期間粉煤灰的活性較大而細度偏小，其粉煤灰顆粒中富含玻璃微珠成分,該效應形態(tài)與減水劑產(chǎn)生高效減水效應以及微泡效重復疊加,有效控制混凝土對水的需求量,從而實現(xiàn)了粉煤灰砼在滿足水膠比較小情況下，提高混凝土的流動性能，除此以外粉煤灰富含的玻璃珠微珠成分以及引氣劑在攪拌過程中發(fā)揮了滾珠式潤滑效應,并且也極大地提高了混凝土的拌和性和施工工作性.

3.2 粉煤灰砼的力學性能

由下表1能夠看出,粉煤灰砼在3天的抗壓強度低于普通混凝土,然而隨著粉煤灰砼的活性不斷提高,7天粉煤灰砼的抗壓強度明顯得到提高,其中摻入40%粉煤灰的組別高于基準組，28天粉煤灰砼的活性得到充分發(fā)揮,摻入粉煤灰混凝土各組別的抗壓強度遠超粉煤灰砼的預期設計標準 28MPa，其力學性能為普通混凝土的1.2～1.3倍，待其加入 2%～3%元明粉的粉煤灰砼的早期強度有所提升,當摻入量大于1%時,改組的180天的混凝土強度會降低，摻入5%～10%生石灰粉后,各參照組的混凝土強度明顯出現(xiàn)降低,而摻入量超過15%時混凝土會產(chǎn)生開裂情況，筆者摻入生石灰后造成混凝土發(fā)生一定膨脹，然而生石灰粉摻量5%時, 3 天的混凝土的強度明顯降低,然而7天的混凝土強度逐步增加,待到180天后混凝土的強度進一步增強,從而能夠完善添加元明粉時混凝土的工作強度降低的問題。

本組試驗加入60%粉煤灰的含氣量為3%時，混凝土的抗壓強度發(fā)生一定變化,其3天的工作強度大于高性能砼的預期設計值，當含氣量為4%時, 3d的混凝土強度為基準值的1/3,遠較低于混凝土強度的設計值，當粉煤灰混凝土中摻入生石灰粉與元明粉后,該組3天與7 天的工作強度均大于預期設計值,完全達到試驗要求.

3.3 粉煤灰砼抗凍性能

本試驗采用按慢凍試驗法,筆者以粉煤灰砼的抗壓強度下降25%以及力學損失5%作為評判標準，通過50次凍融循環(huán)后,其抗凍試驗結(jié)果如圖1所示,發(fā)現(xiàn)摻入60%粉煤灰砼強度損失損失評判標準,而其余各參照組的抗凍性能高于設計要求，筆者通過分析認為混凝土中出現(xiàn)互不連通的孔洞，客觀上隔斷混凝土內(nèi)部的毛細孔出現(xiàn),控制了混凝土在受凍的環(huán)境下產(chǎn)生的應力。

3.4 粉煤灰砼抗碳化性能

筆者通過抗碳化試驗可發(fā)現(xiàn)（詳見見圖2），普通的混凝土pH值最高位12,其受到碳化影響較小,具有較好的抗碳化性，而摻入40%與50%粉煤灰的混凝土受碳化影響深度均低于20 mm,滿足率粉煤灰高性能砼性能要求，然而粉煤灰的摻入量大于60%時,混凝土的PH數(shù)值明顯降低,受碳化影響深度進一步增加,盡管通過增加混凝土發(fā)熱含氣量進一步改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低碳化深度為 35mm,仍然不能滿足設計要求，筆者發(fā)現(xiàn)在 60%的粉煤灰砼中添入 1%元明粉,PH數(shù)值明顯增加,碳化深度影響明顯減小，同時加入生石灰粉與元明粉后,整個 pH值接近普通混凝土，完全達到了粉煤灰高性能砼的使用設計標準。

4 結(jié)束語

綜上所述，粉煤灰作為電廠的固體廢棄物，具有產(chǎn)量大且來源固定，一旦沒有得到有效利用，對環(huán)境造成嚴重污染，而在混凝土中摻入適量粉煤灰不僅能夠控制生產(chǎn)成本，增強了混凝土的工作強度，提高混凝土的力學性能以及抗凍性，具有極大的經(jīng)濟效益以及社會意義。 筆者通過多次試驗發(fā)現(xiàn)粉煤灰高性能砼不僅要添加優(yōu)質(zhì)粉煤灰還要添入適量的減水劑以及元明粉能夠解決粉煤灰砼存在的問題，更好地被應用至實際建筑工程中。

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