淺議粉煤灰替代率對CFG樁樁身強度發(fā)展的影響

何雅琦

摘要：以粉煤灰替代率為變量對CFG樁樁身強度進行實驗，結果表明：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，能夠保證樁身的強度，但過量的粉煤灰會阻礙水泥的堿骨料反應，從而阻礙樁身的強度發(fā)展。摻入粉煤灰的樁身拌合物早期強度低，強度發(fā)展緩慢。

關鍵詞：CFG樁；粉煤灰替代率；強度

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，用各種成樁機械制成的具有一定強度的可變強度樁。由于CFG樁對建筑垃圾的利用符合綠色發(fā)展理念，CFG 樁地基處理技術自20世紀80年代末問世以來，在房建、公路、鐵路等工程的地基處理中得到了廣泛的應用[1]。目前，對CFG樁的研究主要是施工技術及工藝的創(chuàng)新等方面，而在樁身材料方面的研究較少。

本文通過對比實驗，研究粉煤灰如何影響CFG樁樁身強度發(fā)展的影響。

1 實驗方案

試驗中，按照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》測試新拌混凝土的坍落度。按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行混凝土成型和抗壓強度試驗?；炷猎噳K尺寸為 150 mm×150 mm×150 mm 立方體試塊，實驗樁身試塊的養(yǎng)護齡期為7d、14d、28d、60d。

1.1 實驗材料

試驗中原材料選取：水泥：海螺牌P.O 32.5級水泥，粉煤灰；鄭州鞏義二電廠I級粉煤灰，檢測信息如表1；細骨料：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，混凝土的強度較高，耐久性較好，但這時要保持一定的流動性，會耗用較多水泥，在硬化過程中混凝土的發(fā)熱量也較大。CFG樁通常體積較大，由于大體積構件形成溫差和體積變化不均勻性較嚴重，因而在能滿足強度和耐久性要求的情況下，水灰比大一些，在經濟上有一定好處[2]。因此通過預實驗確定水灰比為0.5時，強度可以達到C15。

據規(guī)范，水灰比取0.5，碎石最大粒徑為20mm時，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質量的1.18%，粉煤灰的替代率分別選取0%，10%，20%，30%，40%進行實驗，實驗過程中，粉煤灰的摻量為唯一變量。配合比見表2。

2 實驗結果

拌合物坍落度及養(yǎng)護強度如表3所示。

3 實驗數據分析

通過實驗數據分析，粉煤灰對拌合物的坍落度及樁身強度的發(fā)展有顯著影響。

3.1 粉煤灰對和易性影響

在混凝土的坍落度實驗中發(fā)現，隨著粉煤灰摻量的增加，坍落度逐漸增加（如圖1），即粉煤灰對混凝土的流動性有促進作用，這是因為新拌制的混凝土中的水泥顆粒易抱團，加入粉煤灰之后，可減弱混凝土聚集成團的作用，使水泥分布的更加均勻，這樣可形成較多的漿體，這些漿體可起到潤滑作用[3]；但在粉煤灰摻量達到較高值后，膠體的粘結作用下降，會出現泌水現象，尤其在D組試塊制備時，泌水現象較明顯，坍落度高達200mm。

3.2 粉煤灰對強度發(fā)展影響

由圖2可知，粉煤灰的加入使樁身強度降低，與空白組早期強度差距對比較明顯，但由斜率可以看出后期強度增長較快。在養(yǎng)護過程中，強度差距減小，但無法達到空白組強度，所以，粉煤灰一定程度上會抑制堿骨料反應。因為粉煤灰取代水泥使混凝土中水泥用量降低，早期水化產物生成量大大減少；粉煤灰與水泥進行二次水化反應發(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，而這一過程是比較緩慢的[4]。并且粉煤灰摻量越大，對樁身強度影響越大，樁身最終強度下降。王沖[5]的研究證實，粉煤灰對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 結論

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

2）摻入粉煤灰的樁身早期強度低，強度發(fā)展緩慢。

3）粉煤灰對樁身拌合物的流動性有促進作用，隨著粉煤灰的增加，坍落度也增加。

參考文獻：

[1]李天，姜裕華，王殿寬，陳甦.建筑垃圾低強度CFG樁樁身材料性質試驗研究[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強度的影響研究[J].工程與建設，2013，（04）：502504.

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

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

[5]王沖，楊長輝，錢覺時，鐘明全，趙爽.粉煤灰與礦渣的早期火山灰反應放熱行為及其機理[J].硅酸鹽學報，2012，（07）：10501058.