粉煤灰高性能砼試驗(yàn)分析

周召生

（寧夏華僑園集團(tuán)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(jì)70年代西方國(guó)家已經(jīng)在實(shí)際工程中得到成功應(yīng)用,隨后成功應(yīng)用于眾多混凝土結(jié)構(gòu)中.從建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程中,筆者認(rèn)為粉煤灰混凝土在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)必然會(huì)得到廣泛應(yīng)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(yùn)用能夠減少水泥用量,從而減少混凝土的水化熱作用,我國(guó)當(dāng)前應(yīng)用粉煤灰砼應(yīng)用至領(lǐng)域,達(dá)到了理想的經(jīng)濟(jì)效益，然而前期強(qiáng)度偏低、易碳化、抗凍性弱等缺陷影響了建筑工程的實(shí)際應(yīng)用年限。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

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

1.2 試驗(yàn)方法

以加入減水劑的混凝土為基準(zhǔn)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(shí)際性能的前提上,制作成混凝土試件,待其完成養(yǎng)護(hù)與成型后，測(cè)定構(gòu)件在3天,7天以及28天的實(shí)際抗壓強(qiáng)度,同時(shí)展開(kāi)抗碳化、抗凍檢測(cè)試驗(yàn)。

2 粉煤灰高性能砼配比設(shè)計(jì)

粉煤灰砼的配比目前還沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，行政部門也沒(méi)有明確的技術(shù)規(guī)程，筆者認(rèn)為將粉煤灰砼中粉煤灰含量作為一個(gè)變量展開(kāi)配比設(shè)計(jì)，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(duì)此只有根據(jù)其實(shí)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(biāo)號(hào)、粉煤灰等級(jí)、混凝土的實(shí)際強(qiáng)度、水膠比都有著密切聯(lián)系,尤其水膠比對(duì)粉煤灰砼的耐久性與工作強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響加入 30%的Ⅱ級(jí)粉煤灰砼在早期工作強(qiáng)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(qiáng)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，與普通混凝土相比其強(qiáng)度降幅達(dá)40%～50%,其受碳化的影響深度竟然達(dá)普通混凝土的2倍,受到多次凍融循環(huán)后，其工作強(qiáng)度的損失值達(dá)未受凍融影的30%,為此,筆者在進(jìn)行粉煤灰混凝土配比過(guò)程中,根據(jù)上述試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題,以強(qiáng)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(zhǔn)條件,并用適量的元明粉與生石灰粉等措施從而進(jìn)一步增強(qiáng)混凝土的抗凍性與早期工作強(qiáng)度和,并能夠提高混凝土的抗碳化能力，基于上述配比設(shè)計(jì),從而提出了各項(xiàng)粉煤灰砼高性能的工作指標(biāo)。

3 試驗(yàn)結(jié)果探究

3.1 粉煤灰砼的工作性能

根據(jù)筆者對(duì)混凝土坍落度于水膠比的監(jiān)測(cè)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(dòng)性能高等設(shè)計(jì)要求，由于試驗(yàn)期間粉煤灰的活性較大而細(xì)度偏小，其粉煤灰顆粒中富含玻璃微珠成分,該效應(yīng)形態(tài)與減水劑產(chǎn)生高效減水效應(yīng)以及微泡效重復(fù)疊加,有效控制混凝土對(duì)水的需求量,從而實(shí)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(dòng)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(guò)程中發(fā)揮了滾珠式潤(rùn)滑效應(yīng),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(xué)性能

由下表1能夠看出,粉煤灰砼在3天的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度明顯得到提高,其中摻入40%粉煤灰的組別高于基準(zhǔn)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(qiáng)度遠(yuǎn)超粉煤灰砼的預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 28MPa，其力學(xué)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(qiáng)度有所提升,當(dāng)摻入量大于1%時(shí),改組的180天的混凝土強(qiáng)度會(huì)降低，摻入5%～10%生石灰粉后,各參照組的混凝土強(qiáng)度明顯出現(xiàn)降低,而摻入量超過(guò)15%時(shí)混凝土?xí)a(chǎn)生開(kāi)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(shí), 3 天的混凝土的強(qiáng)度明顯降低,然而7天的混凝土強(qiáng)度逐步增加,待到180天后混凝土的強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng),從而能夠完善添加元明粉時(shí)混凝土的工作強(qiáng)度降低的問(wèn)題。

本組試驗(yàn)加入60%粉煤灰的含氣量為3%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度發(fā)生一定變化,其3天的工作強(qiáng)度大于高性能砼的預(yù)期設(shè)計(jì)值，當(dāng)含氣量為4%時(shí), 3d的混凝土強(qiáng)度為基準(zhǔn)值的1/3,遠(yuǎn)較低于混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值，當(dāng)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(qiáng)度均大于預(yù)期設(shè)計(jì)值,完全達(dá)到試驗(yàn)要求.

3.3 粉煤灰砼抗凍性能

本試驗(yàn)采用按慢凍試驗(yàn)法,筆者以粉煤灰砼的抗壓強(qiáng)度下降25%以及力學(xué)損失5%作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)50次凍融循環(huán)后,其抗凍試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示,發(fā)現(xiàn)摻入60%粉煤灰砼強(qiáng)度損失損失評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),而其余各參照組的抗凍性能高于設(shè)計(jì)要求，筆者通過(guò)分析認(rèn)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(xì)孔出現(xiàn),控制了混凝土在受凍的環(huán)境下產(chǎn)生的應(yīng)力。

3.4 粉煤灰砼抗碳化性能

筆者通過(guò)抗碳化試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)（詳見(jiàn)見(jiàn)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(shí),混凝土的PH數(shù)值明顯降低,受碳化影響深度進(jìn)一步增加,盡管通過(guò)增加混凝土發(fā)熱含氣量進(jìn)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(shè)計(jì)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(shí)加入生石灰粉與元明粉后,整個(gè) pH值接近普通混凝土，完全達(dá)到了粉煤灰高性能砼的使用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(lái)源固定，一旦沒(méi)有得到有效利用，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)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(qiáng)了混凝土的工作強(qiáng)度，提高混凝土的力學(xué)性能以及抗凍性，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)意義。 筆者通過(guò)多次試驗(yàn)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(wèn)題，更好地被應(yīng)用至實(shí)際建筑工程中。

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