外摻劑對混凝土力學性能影響分析

徐皓

摘? 要：混凝土力學性能主要包括抗壓、抗彎拉和軸心抗壓幾個強度方面，會對后續混凝土結構的穩定性、安全性等產生直接影響，對其影響因素進行探討顯得尤為關鍵。文章立足于混凝土力學性能影響視角，對外摻劑的應用情況進行了深入分析。

關鍵詞：混凝土;外摻劑;力學性能;影響

中圖分類號：TU528.042? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）15-0055-02

Abstract： The mechanical properties of concrete mainly include compressive strength， flexural tensile strength and axial compressive strength， which will have a direct impact on the stability and safety of subsequent concrete structures， and it is particularly important to explore the influencing factors. In this paper， based on the perspective of the influence of concrete mechanical properties， the application of admixtures is analyzed in depth.

Keywords： concrete; admixture; mechanical properties; influence

隨著混凝土技術的迅猛發展，外摻劑在混凝土施工中的應用顯得尤為重要。特別是隨著各種各樣高性能混凝土的誕生、推廣和應用，外加劑在混凝土中的應用重要性越發顯著，會對混凝土的力學性能產生重大影響。為了更好地了解外摻劑對混凝土性能的影響機理，有必要通過實驗加以驗證分析。

1 試驗概況

1.1 試驗材料

在本次試驗中，混凝土配置所用的試驗原材料及成分如下：

水泥：采用普通硅酸鹽水泥P·O42.5R，密度、比表面積與比重分別為1440kg/m3、359m2/kg、3.15g/cm3。

粉煤灰：使用某地區工業生產廠所產生的C類粉煤灰。

稻殼灰：在8000～9000℃下燃燒稻殼所得的灰燼，其中稻殼灰的平均粒徑達到了654nm，二氧化硅含量的占比達到了94.51%。

廢棄玻璃：利用廢玻璃在球磨機作用下進行研磨處理，所得的玻璃粒徑達到2857nm。

鋼纖維：長度與直徑分別達到35～45mm和0.30～0.80mm，拉伸強度達到了600MPa。

1.2 試驗方案

在本次研究中，主要設定了4個試驗組，編號分別為①、②、③、④。其中組①是對照組，其中直接按照常規混凝土配置方式，不添加額外的外摻劑;組②是在組①的基礎上，采用比例為15%的稻殼灰取代部分水泥，并加入39%的粉煤灰;組③是在組①的基礎上，利用10%的稻殼灰替代部分水泥，并用10%的玻璃粉替代部分細骨料，同樣在其中加入39%的粉煤灰;組④則是在組①的基礎上，利用10%的稻殼灰替代部分水泥，用10%的廢玻璃替代部分細骨料，并在其中加入39%的硅灰以及3%的鋼纖維膠凝材料。

在本次對混凝土力學性能進行研究的試驗中，主要側重抗壓強度和抗拉強度，相應的混凝土試驗試件的尺寸均為標準尺寸（150mm×150mm×150mm）。每個試驗組準備9個試驗試件，并劃分成3個小組分別在養護天數達到7d、14d和28d的狀態下對其力學性能進行試驗檢測。其中抗壓強度采用萬能試驗機，抗拉強度則采用劈裂抗拉夾具等配套的實驗設備進行測定。

2 試驗結果

2.1 混凝土的塑化性能

坍落度是評價所配置混凝土和易性的一個重要指標，也是對混凝土塑化性能進行反映，其中混凝土的原材料與外摻劑都會影響其坍落度。在本次試驗研究中，采用了坍落度試驗來測定外摻劑對相應混凝土力學性能的實際影響情況，具體就是分別探討了鋼纖維、稻殼灰、廢玻璃與粉煤灰幾種外摻劑影響所配置混凝土工作性能的實際情況。雖然有關研究表明混凝土中加入稻殼灰會在一定程度上降低所配置混凝土的坍落度，但是組②所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其和易性比對照組①提高了50%，這可能是由于摻加入的粉煤灰本身顆粒比較圓滑，并且顆粒粒徑小于水泥顆粒，可以均勻地在水泥中分布，所以對其所配置混凝土的和易性產生了改善的作用。而根據預期分析，可知混凝土中如果摻加廢玻璃，也可以對所配置混凝土的和易性產生改善作用，但是通過對比組③和對照組①發現最終所配置混凝土的和易性降低了10%，出現這種結果的原因可能是由于廢玻璃粒徑比較大而影響了其配置混凝土的和易性。組④中的混凝土中按照某一比例同時摻入了鋼纖維、稻殼灰、廢玻璃與粉煤灰幾種外摻劑，發現最終該組的坍落度較對照組①之間的變化不顯著。

2.2 混凝土的抗壓強度

四組混凝土配比制成的試驗試件的養護時間分別達7d、14d和28d后，對試驗試件的外觀進行檢測，測量它們的尺寸與重量。然后利用萬能試驗機對各個養護周期下四組混凝土試驗試件進行加載，直至試驗試件徹底失效，記錄下此時施加的極限荷載值。四組對應的不同養護齡期下混凝土試驗試件的抗壓強度與對照組①之間對比的強度變化情況詳見表1。

由表1可知，組②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗壓強度較對照組分別呈現為9.6%、22.8%和16.6%的提高幅度;組③是在組①的基礎上，添加了稻殼灰和玻璃粉兩種外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗壓強度較對照組分別呈現為75.2%、107.8%和116.6%的提高幅度。相較于組②，組③在其基礎上增加的抗壓強度有了65.6%、85.0%和100.0%的增幅，這可以表明本次實驗研究中所用混凝土中通過添加廢玻璃可以有效地提高所配置混凝土的抗壓強度，這主要是因為稻殼灰與廢玻璃粉兩種外摻劑當中包含有比較多的非晶態化合物，它們的反應活性比較好，更容易促進所配置混凝土抗壓強度的發展。組④則是在組①的基礎上添加了稻殼灰、廢玻璃和鋼纖維等外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗壓強度較對照組分別呈現為37.2%、41.7%和58.9%的提高幅度。但是將組④和組③進行對比可知，組④所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗壓強度出現了38.0%、66.1%和52.7%幅度的下降。通過對比組④和前面三組的試驗結果，可知硅灰、稻殼灰等外摻劑可以在不同程度上促進混凝土抗壓強度發展，但是稻殼灰的促進效果更加顯著。

2.3 混凝土的抗拉強度

將四組混凝土配比制成的試驗試件的養護時間分別達7d、14d和28d后，對試驗試件的外觀進行檢測，測量它們的尺寸與重量。然后可以利用萬能試驗機對各個養護周期下四組混凝土試驗試件進行加載，直至試驗試件徹底失效，記錄下此時施加的極限荷載值。四組對應的不同養護齡期下混凝土試驗試件的抗拉強度與對照組①之間對比的強度變化情況詳見表2。

由表2可知，組②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗拉強度較對照組分別呈現為6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度，所以可知粉煤灰、稻殼灰這兩種外摻劑的加入提升了其抗拉強度。組③是在添加了稻殼灰和粉煤灰的基礎上，又增加了玻璃粉外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗拉強度較對照組分別呈現為6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度。相較于組②，可知廢玻璃粉的加入與否對混凝土抗拉強度影響不顯著。組④則是在組①的基礎上添加了稻殼灰、廢玻璃和鋼纖維等外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗試件在7d、14d和28d養護齡期下的抗拉強度較對照組分別呈現為6.0%、14.6%和38.8%的提高幅度。但是將組④和組③進行對比可知，組④所配置的混凝土試驗試件在7d和14d養護齡期下的抗拉強度變化比較少，但是在28d養護齡期下的抗拉強度卻提高了19.5%，這主要是因為混凝土中添加的鋼纖維呈現為亂向分布狀態，有效地對混凝土內部可能出現的微裂縫進行了限制，降低了裂縫可能出現的概率。

3 結論

通過本次對比試驗研究可知，硅灰、稻殼灰、廢玻璃、粉煤灰等外摻劑可以在不同程度上促進混凝土抗壓強度發展，同時也可以對其抗拉強度進行改善。其中粉煤灰的摻入有利于促進混凝土塑化性能發展，并且摻入的廢玻璃、粉煤灰和稻殼灰如果比例合適，可以將14d和28d齡期的混凝土抗壓強度提高一倍以上。

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