淺談粉煤灰在高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

覃信超

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司)

淺談粉煤灰在高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

覃信超

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司)

隨著建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，多層、高層建筑逐漸增多，建筑結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度及變形要求更趨嚴(yán)格，因此，高性能混凝土在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在重視高強(qiáng)混凝土優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也得關(guān)注這種新型混凝土存在的一些缺陷。高性能混凝土技術(shù)是國(guó)家建設(shè)部促進(jìn)應(yīng)用的10項(xiàng)新技術(shù)中的其中一項(xiàng)技術(shù)。它是一項(xiàng)新型的高技術(shù)混凝土，就粉煤灰摻量對(duì)混凝土性能的改善以及一些負(fù)影響進(jìn)行了探討，重點(diǎn)對(duì)粉煤灰摻量對(duì)高性能混凝土的抗裂性能的研究，希望得到推廣和應(yīng)用。

粉煤灰;外加劑;負(fù)面影響;抗裂性能;高性能混凝土

1 高強(qiáng)混凝土的概念及特性

1.1 高強(qiáng)混凝土的概念

高強(qiáng)混凝土就是在現(xiàn)代混凝土制備的基礎(chǔ)上通過采用高性能的混凝土外加劑提高混凝土的主要性能。因此，高強(qiáng)混凝土技術(shù)的重點(diǎn)就在于混凝土外加劑，也是提高高強(qiáng)混凝土流動(dòng)性和密實(shí)性的關(guān)鍵技術(shù)。高強(qiáng)混凝土外加劑具有高減水率，引氣量小的特性。

1.2 高強(qiáng)混凝土的特性

高性能混凝土以耐久性作為設(shè)計(jì)的最基本指標(biāo)，一切對(duì)于混凝土性能的改善都以此為基礎(chǔ)。通過添加如高效減水劑、超細(xì)活性摻合料等高性能外加劑，顯著地提高混凝土的耐久性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及各種力學(xué)特性。最常用的高效減水劑和摻合料有硅灰、粉煤灰。

2 粉煤灰對(duì)高強(qiáng)混凝土各性能的提高

2.1 改善路用性能

研究表明:混凝土中膠凝材料的含量隨著粉煤灰的摻入而逐漸增加，振動(dòng)粘度系數(shù)變小，坍落度變小，和易性相應(yīng)的改善。而這些改變可以大大提高混凝土的路用性能。因?yàn)榛炷聊z凝材料的總量增加會(huì)使公路路面更加光滑平整;振動(dòng)粘度系數(shù)變小使得混凝土更易振搗密實(shí);坍落度和和易性的改善有利于減小攤鋪機(jī)前進(jìn)的阻力，提高工作效率，減少磨損。

2.2 改善抗磨性

通過對(duì)28 d齡期的試塊進(jìn)行抗磨性試驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析當(dāng)粉煤灰的摻量為水泥用量的12%左右時(shí)混凝土的抗磨性比平時(shí)提高了五分之一。因此得出結(jié)論，隨著摻入一定量的粉煤灰可以大幅度的提高混凝土的抗磨性能。

2.3 降低水泥水化速度

水化熱的降低可以減緩混凝土在高溫季節(jié)的凝結(jié)速度，這樣可以緩解遠(yuǎn)距離運(yùn)輸混凝土的壓力。而混凝土摻入粉煤灰可以降低水泥的水化速度，從而延長(zhǎng)混凝土混合料的凝結(jié)時(shí)間。

3 粉煤灰摻量過量對(duì)混凝土性能負(fù)面影響

3.1 早期強(qiáng)度較低，強(qiáng)度發(fā)展較慢

粉煤灰摻量過量會(huì)導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度相對(duì)較低同時(shí)強(qiáng)度發(fā)展緩慢，主要原因是由于粉煤灰的水化速度遠(yuǎn)小于水泥熟料，同時(shí)粉煤灰摻量越高混凝土早期強(qiáng)度越低。因此，在摻入粉煤灰提高混凝土其他特性的同時(shí)為了保證混凝土的強(qiáng)度要求必須延長(zhǎng)高強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3.2 抗碳化性、抗凍性有所降低

粉煤灰過量會(huì)導(dǎo)致混凝土抗碳化和抗凍性能的降低，主要原因是由于摻入過量的粉煤灰在二次水化的過程中與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，大大降低了混凝中氫氧化鈣的含量，會(huì)使混凝土的鋼筋銹蝕性能比普通混凝土差很多。研究表明，為了減弱這種負(fù)面影響，可以在摻入粉煤灰的同時(shí)添加減水劑，保證混凝土中氫氧化鈣的含量，從而提高混凝土鋼筋抗銹蝕的性能。

4 粉煤灰摻量對(duì)高性能混凝土的抗裂性能研究

4.1 原材料

(1)水泥

采用貴州生產(chǎn)的PO42.5普通硅酸鹽水泥。

(2)粉煤灰成分

表1 粉煤灰化學(xué)成分

4.2 配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)的方案為將砂率、減水劑摻量等作為定量，通過改變粉煤灰摻量作為變量代替水泥的方式，設(shè)計(jì)了5組C50高強(qiáng)混凝土的配合比，詳見下表2

表2 試驗(yàn)配合比

4.3 試驗(yàn)方法

(1)性能測(cè)定方法

工作性能按《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)，力學(xué)性能按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)。

(2)抗裂性能測(cè)定方法

采用平板約束法進(jìn)行收縮開裂試驗(yàn)。將混凝土試件放入養(yǎng)護(hù)室放置，通過對(duì)室內(nèi)環(huán)境的控制，例如濕度、溫度、風(fēng)速等，然后在相應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間后對(duì)裂縫的寬度和長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。裂縫長(zhǎng)度用鋼尺測(cè)量，裂縫寬度用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量。

4.4 結(jié)果和討論

(1)試驗(yàn)結(jié)果

表3 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

(2)混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果分析

①工作性能分析

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰摻量的增加，坍落度也相應(yīng)的增大。這是由于粉煤灰成分中含有大量呈玻璃球狀的SiO2，摻入混凝土中起到了一定的玻璃微珠效應(yīng)使得混凝土坍落度增加。

②力學(xué)性能分析

通過表3數(shù)據(jù)分析可以看出隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的坍落度不斷增大，28 d抗壓強(qiáng)度有所提高，但提高幅度較小。這是由于粉煤灰的水化速度遠(yuǎn)小于水泥熟料，因此高強(qiáng)混凝土的早起強(qiáng)度相對(duì)于普通混凝土較低，同時(shí)強(qiáng)度發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)。

③抗裂試驗(yàn)結(jié)果分析

通過表3數(shù)據(jù)分析可以看出高強(qiáng)混凝土的裂縫數(shù)量、裂縫寬度、裂縫面積都在隨著粉煤灰摻量的增加而相應(yīng)的減少。由此可見粉煤灰的摻入可以緩解高強(qiáng)混凝土早期干燥收縮開裂的缺陷。研究表明這是由于摻入粉煤灰降低了水泥水化速度，從而減弱化學(xué)收縮，減弱高強(qiáng)混凝土的自我收縮。

4.5 結(jié)論

(1)工作性能和力學(xué)性能

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在水膠比不變的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的坍落度不斷增大，同時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度也有所提高，但是提高幅度不大。

(2)高強(qiáng)混凝土的抗裂性能的提高

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在水膠比不變的情況下，摻入粉煤灰后，高強(qiáng)混凝土的裂縫數(shù)量、開裂面積以及裂縫寬度比平常情況下有明顯的減少。因此，得出結(jié)論摻入粉煤灰可以大幅度的提高高強(qiáng)混凝土的抗裂性能。

5 結(jié)束語

通過研究表明摻入粉煤灰可以提高高強(qiáng)混凝土的工作特性;節(jié)省水泥，降低工程成本;高強(qiáng)混凝土在摻入粉煤灰之后坍落度增大，水化熱降低，抗磨性和抗裂性能得到了大幅度提升。在關(guān)注粉煤灰摻量對(duì)混凝土性能改善的同時(shí)，還應(yīng)該重視粉煤灰摻量過量對(duì)混凝土性能負(fù)面影響，爭(zhēng)取使高性能混凝土技術(shù)更加成熟，在工程中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

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U416.1

C

1008－3383(2014)04－0067－02

2013－11－19

覃信超(1986－)，男，貴州貴陽人，助理工程師，研究方向:公路工程檢測(cè)。