粉煤灰對(duì)高性能混凝土強(qiáng)度和電通量的影響

(中鐵建二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，河北 高碑店 074000)

0 引言

在高性能混凝土中，粉煤灰作為摻合料應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要是由于其形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微集料效應(yīng)，使混凝土(其中含有鋁硅酸鹽玻璃微珠)具有良好的潤(rùn)滑流動(dòng)作用，增加了和易性;其次是SiO2，Al2O3與水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成了水化硅酸鈣和水及鋁酸鈣，減小了混凝土的孔隙率，改善了混凝土的結(jié)構(gòu)，使其更加致密;再就是由于其顆粒粒徑都在45 μm以下，填充在水泥顆粒中間，增加了混凝土的密實(shí)度，并且有利于混合物的水化反應(yīng);這些效應(yīng)在一定的范圍內(nèi)，使混凝土的強(qiáng)度增加電通量大大降低，保證了混凝土的抗蝕耐久性，并且降低了單位成本。

我局承建的湘桂鐵路擴(kuò)改工程柳南和南黎鐵路三標(biāo)段是南寧北上和東出的兩條鐵路大動(dòng)脈，全長(zhǎng)64.135 km，有橋梁58座，其中特大橋14座，涵洞51座，隧道9座，預(yù)制32 m箱梁1 103孔，強(qiáng)度等級(jí)從C15～C50(其中C15～C40采用56 d強(qiáng)度評(píng)定)，全部采用高性能耐久性混凝土，并且樁基、承臺(tái)、墩身、仰拱和二襯設(shè)計(jì)等級(jí)都為C35，為此我們以C35混凝土中不同粉煤灰的摻量進(jìn)行試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)原材料

1)本試驗(yàn)所選用的水泥為廣西華潤(rùn)紅水河P.O42.5水泥，其性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 P.O42.5水泥性能指標(biāo)

表2 Ⅱ級(jí)粉煤灰性能指標(biāo)%

3)試驗(yàn)所用的細(xì)骨料為貴港木梓鎮(zhèn)砂場(chǎng)的中砂，試驗(yàn)結(jié)果如 表3所示。

表3 中砂試驗(yàn)結(jié)果

4)試驗(yàn)所用的粗骨料為黎塘帽子村碎石場(chǎng)生產(chǎn)的5 mm～ 31.5 mm連續(xù)級(jí)配的碎石，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 碎石試驗(yàn)結(jié)果%

5)試驗(yàn)所用的高效減水劑為深圳五山建材有限公司生產(chǎn)的WS-PC聚羧酸減水劑，其性能見(jiàn)表5。

表5 WS-PC聚羧酸減水劑性能指標(biāo)%

6)試驗(yàn)拌合用水為井水，符合拌合用水的要求，所有的原材料都符合高性能混凝土的要求。

2 試驗(yàn)所用的配合比

我們選用了不同摻量的粉煤灰取代膠凝材料按表6進(jìn)行了混凝土的試拌，拌合物坍落度呈現(xiàn)出一個(gè)規(guī)律性的變化，隨著摻量的增加，流動(dòng)性加大，到了一定的程度后又在減小。

表6 試驗(yàn)所用配合比

3 抗壓強(qiáng)度及電通量

成型的混凝土試件經(jīng)過(guò)標(biāo)養(yǎng)，7 d，28 d，56 d進(jìn)行抗壓和56 d電通量試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)值見(jiàn)表7。

表7 試驗(yàn)數(shù)值

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

1)強(qiáng)度的變化如圖1所示。

在水膠比相同的條件下，隨著粉煤灰摻量的增加，7 d的抗壓強(qiáng)度，呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，從 39.0 MPa降到 18.3 MPa，降低了53%;前期混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)主要依靠水泥的水化來(lái)完成。28 d粉煤灰的活性效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，強(qiáng)度都有顯著的增加。摻量從0%～35%，強(qiáng)度的差值不大，但在25%～35%之間有一定的優(yōu)勢(shì)，摻量在35%以后強(qiáng)度從44.5 MPa降到33.8 MPa，降低了24%。56 d粉煤灰的強(qiáng)度效應(yīng)充分表現(xiàn)出來(lái)，在5%～35%之間，摻加粉煤灰的混凝土強(qiáng)度明顯高于不摻的，隨著摻量的增加強(qiáng)度也在升高;但到了35%以后，強(qiáng)度又呈降低的趨勢(shì)。從圖1可以看出25%的摻量28 d 45.9 MPa，56 d 53.0 MPa，都是強(qiáng)度的最大值，25%是粉煤灰的最佳摻量。在不摻加粉煤灰的混凝土中，28 d比7 d增加了10%，56 d的強(qiáng)度也比28 d的強(qiáng)度增加了8%，混凝土7 d強(qiáng)度上升較快，此時(shí)水泥的水化反應(yīng)速度快，一定要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，但后期也有所增加，管理不可忽視。而在25%的摻量中，28 d的強(qiáng)度比7 d增加了52%，56 d比28 d增加了15%，混凝土在7 d以后上升較快，主要是粉煤灰的二次水化反應(yīng)開(kāi)始，增加了水泥石的強(qiáng)度。在后期的56 d強(qiáng)度中，摻加25%粉煤灰的混凝土強(qiáng)度比不摻的增加了13%，粉煤灰對(duì)混凝土的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)充分的表現(xiàn)出來(lái)。

2)56 d的電通量變化趨勢(shì)如圖2所示。

從圖2中可以看出隨著粉煤灰摻量的增加，電通量先是減小，30%是最低值，隨后隨著摻量的增加電通量又開(kāi)始增加，30%是最佳粉煤灰摻量，56 d的電通量比純水泥的降低63.6%?？梢?jiàn)粉煤灰的摻入大大的降低了混凝土內(nèi)部的孔隙率，使混凝土變得致密，有效地降低了氯離子的滲透性，但并不是摻量越大越好，達(dá)到一定的極限后，電通量又有一定的增加，但比不摻加粉煤灰的混凝土的電通量仍要低很多，粉煤灰對(duì)降低混凝土電通量起到了很大的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

在本試驗(yàn)中，粉煤灰摻量為25%時(shí)強(qiáng)度最高，在30%時(shí)電通量最小，考慮到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件為H1，T2，我們選用30%的粉煤灰作為膠凝材料的摻量，從而有效的提高了混凝土的高強(qiáng)度、高耐久性和經(jīng)濟(jì)適用性的要求，為湘桂鐵路混凝土的選配提供了參考數(shù)據(jù)。

[1] JGJ 55-2005，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[2] GB/T 1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3] TB 10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] TZ 212-2005，客運(yùn)專(zhuān)線混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[5] 科技基(2005)101號(hào)，客運(yùn)專(zhuān)線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件[S].