淺議粉煤灰替代率對(duì)CFG樁樁身強(qiáng)度發(fā)展的影響

何雅琦

摘要：以粉煤灰替代率為變量對(duì)CFG樁樁身強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：隨著粉煤灰摻量的增加，拌合物的坍落度逐漸增大。適量的粉煤灰在改善樁身拌合物和易性的同時(shí)，能夠保證樁身的強(qiáng)度，但過(guò)量的粉煤灰會(huì)阻礙水泥的堿骨料反應(yīng)，從而阻礙樁身的強(qiáng)度發(fā)展。摻入粉煤灰的樁身拌合物早期強(qiáng)度低，強(qiáng)度發(fā)展緩慢。

關(guān)鍵詞：CFG樁；粉煤灰替代率；強(qiáng)度

CFG樁全稱水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的具有一定強(qiáng)度的可變強(qiáng)度樁。由于CFG樁對(duì)建筑垃圾的利用符合綠色發(fā)展理念，CFG 樁地基處理技術(shù)自20世紀(jì)80年代末問(wèn)世以來(lái)，在房建、公路、鐵路等工程的地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。目前，對(duì)CFG樁的研究主要是施工技術(shù)及工藝的創(chuàng)新等方面，而在樁身材料方面的研究較少。

本文通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究粉煤灰如何影響CFG樁樁身強(qiáng)度發(fā)展的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方案

試驗(yàn)中，按照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試新拌混凝土的坍落度。按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土成型和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。混凝土試塊尺寸為 150 mm×150 mm×150 mm 立方體試塊，實(shí)驗(yàn)樁身試塊的養(yǎng)護(hù)齡期為7d、14d、28d、60d。

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)中原材料選取：水泥：海螺牌P.O 32.5級(jí)水泥，粉煤灰；鄭州鞏義二電廠I級(jí)粉煤灰，檢測(cè)信息如表1；細(xì)骨料：中砂，密度2.5g/cm3；粗骨料：碎石，密度2.14g/cm3，粒徑520mm；外加劑：聚羧酸減水劑，減水率為17%；水：自來(lái)水。

1.2 樁身材料配合比

由于粉煤灰混凝土的適宜水灰比為0.40.65，水灰比較小時(shí)，混凝土的強(qiáng)度較高，耐久性較好，但這時(shí)要保持一定的流動(dòng)性，會(huì)耗用較多水泥，在硬化過(guò)程中混凝土的發(fā)熱量也較大。CFG樁通常體積較大，由于大體積構(gòu)件形成溫差和體積變化不均勻性較嚴(yán)重，因而在能滿足強(qiáng)度和耐久性要求的情況下，水灰比大一些，在經(jīng)濟(jì)上有一定好處[2]。因此通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定水灰比為0.5時(shí)，強(qiáng)度可以達(dá)到C15。

據(jù)規(guī)范，水灰比取0.5，碎石最大粒徑為20mm時(shí)，砂率的適宜范圍在32%37%。選取砂率為35%，減水劑的摻量為凝膠材質(zhì)質(zhì)量的1.18%，粉煤灰的替代率分別選取0%，10%，20%，30%，40%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，粉煤灰的摻量為唯一變量。配合比見(jiàn)表2。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

拌合物坍落度及養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度如表3所示。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，粉煤灰對(duì)拌合物的坍落度及樁身強(qiáng)度的發(fā)展有顯著影響。

3.1 粉煤灰對(duì)和易性影響

在混凝土的坍落度實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著粉煤灰摻量的增加，坍落度逐漸增加（如圖1），即粉煤灰對(duì)混凝土的流動(dòng)性有促進(jìn)作用，這是因?yàn)樾掳柚频幕炷林械乃囝w粒易抱團(tuán)，加入粉煤灰之后，可減弱混凝土聚集成團(tuán)的作用，使水泥分布的更加均勻，這樣可形成較多的漿體，這些漿體可起到潤(rùn)滑作用[3]；但在粉煤灰摻量達(dá)到較高值后，膠體的粘結(jié)作用下降，會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，尤其在D組試塊制備時(shí)，泌水現(xiàn)象較明顯，坍落度高達(dá)200mm。

3.2 粉煤灰對(duì)強(qiáng)度發(fā)展影響

由圖2可知，粉煤灰的加入使樁身強(qiáng)度降低，與空白組早期強(qiáng)度差距對(duì)比較明顯，但由斜率可以看出后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，強(qiáng)度差距減小，但無(wú)法達(dá)到空白組強(qiáng)度，所以，粉煤灰一定程度上會(huì)抑制堿骨料反應(yīng)。因?yàn)榉勖夯胰〈嗍够炷林兴嘤昧拷档停缙谒a(chǎn)物生成量大大減少；粉煤灰與水泥進(jìn)行二次水化反應(yīng)發(fā)揮膠凝作用，必須首先破壞粉煤灰中微珠表面致密的玻璃質(zhì)表層以及Ca（OH）2和C-S-H 在粉煤灰顆粒表面形成的包裹層，而這一過(guò)程是比較緩慢的[4]。并且粉煤灰摻量越大，對(duì)樁身強(qiáng)度影響越大，樁身最終強(qiáng)度下降。王沖[5]的研究證實(shí)，粉煤灰對(duì)水泥水化的阻礙作用在水化24h前最為明顯，后期逐漸減弱。

4 結(jié)論

1）適量的粉煤灰在改善樁身拌合物的和易性的同時(shí)能夠保證樁身的強(qiáng)度，但過(guò)量的粉煤灰會(huì)阻礙水泥的堿骨料反應(yīng)，不利于CFG樁樁身的強(qiáng)度發(fā)展。

2）摻入粉煤灰的樁身早期強(qiáng)度低，強(qiáng)度發(fā)展緩慢。

3）粉煤灰對(duì)樁身拌合物的流動(dòng)性有促進(jìn)作用，隨著粉煤灰的增加，坍落度也增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]李天，姜裕華，王殿寬，陳甦.建筑垃圾低強(qiáng)度CFG樁樁身材料性質(zhì)試驗(yàn)研究[J].粉煤灰綜合利用，2015，（02）：1922.

[2]黃海，鮑軍.淺析清水混凝土配合比和原材料對(duì)強(qiáng)度的影響研究[J].工程與建設(shè)，2013，（04）：502504.

[3]閆積剛，賈福強(qiáng).淺議粉煤灰混凝土性能以及配合比問(wèn)題[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（16）：9192.

[4]劉丹，杜應(yīng)吉.大摻量粉煤灰混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].人民黃河，2011，（10）：8890.

[5]王沖，楊長(zhǎng)輝，錢覺(jué)時(shí)，鐘明全，趙爽.粉煤灰與礦渣的早期火山灰反應(yīng)放熱行為及其機(jī)理[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2012，（07）：10501058.