低品質(zhì)粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用

曹松濤，張思雨

（1. 保定市永泰建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司，河北 保定 071000；2. 河北建設(shè)集團股份有限公司混凝土分公司，河北 保定 071000）

0 引言

Ⅱ級粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟，但產(chǎn)出的粉煤灰 95% 以上為 Ⅲ 級灰或等外灰，這些低質(zhì)濕排灰活性低、粉質(zhì)較粗，利用率相對較低。因此 Ⅲ級粉煤灰的利用成為一項重要任務(wù)。本文主要是通過試驗，探究 Ⅲ 級粉煤灰的可用性，并優(yōu)化其配合比，從而實現(xiàn)粉煤灰的綜合利用，減輕環(huán)境壓力，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)境效益有效統(tǒng)一。

1 試驗內(nèi)容

試驗確定了 0.5 和 0.55 兩個水膠比，以 Ⅲ 級粉煤灰和礦粉為摻合料，試配 C30、C25 兩種等級混凝土。各設(shè)計了 12 組配合比，通過試驗過程中拌合物狀態(tài)，以及混凝土抗壓強度進(jìn)行配合比篩選。

2 試驗成果

2.1 原材料

（1）水泥：選用河北京蘭 P·O42.5 水泥，該水泥各項性能指標(biāo)均符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定要求。

（2）Ⅲ 級粉煤灰，主要性能指標(biāo)見表 1。

表 1 粉煤灰基本性能 %

（3）礦粉：選用保定乾華建材 S95 級礦渣微粉。

（4）外加劑：選用保定慕湖恒源新型建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，減水率 26%。

（5）碎石：選用保定滿城 5～25mm 連續(xù)級配碎石，壓碎值 6.7%。

（6）砂：選用滿城天然中砂，級配良好，細(xì)度模數(shù) 2.8。

2.2 混凝土拌合物性能

Ⅲ 級粉煤灰以 5%、10%、15%、20% 的取代率取代水泥，同時礦粉以 10%、20%、30% 的取代率取代水泥，水膠比分別為 0.5、0.55 進(jìn)行試配，記錄混凝土拌合物性能。

試驗配合比及坍落度、擴展度、倒排空和拌合物狀態(tài)見表 2。

當(dāng)水膠比為 0.5 時，混凝土拌合物性能良好。保持配合比不變，提高水膠比至 0.55，進(jìn)行混凝土試配，記錄混凝土拌合物坍落度、擴展度、倒排空和拌合物狀態(tài)。具體數(shù)據(jù)見表 3。

當(dāng)水膠比為 0.55 時，混凝土拌合物性能良好。通過以上兩組試驗研究發(fā)現(xiàn)，以 Ⅲ 級粉煤灰取代部分水泥，其工作性能較為穩(wěn)定。

2.3 混凝土強度對比及分析

研究 Ⅲ 級粉煤灰對 0.5 水膠比和 0.55 水膠比配合比試體抗壓強度影響。

0.5 水膠比 Ⅲ 級粉煤灰混凝土配合比及抗壓強度見表 2。將表 2 強度數(shù)據(jù)制成柱狀圖進(jìn)行分析，圖 1 和圖2 分別為混凝土 7d 和 28d 抗壓強度圖。

從混凝土 7d 抗壓強度來看，隨摻合料摻量增加，混凝土強度降低，且礦渣粉摻量不變時，混凝土強度隨Ⅲ 級粉煤灰摻量增加而降低，在保持粉煤灰摻量不變的情況下，礦粉摻量為 20% 的混凝土強度高于礦粉摻量為 10% 和 30% 的混凝土強度；混凝土 28d 強度變化與 7d 有所不同，當(dāng)?shù)V粉摻量為 10% 時，混凝土強度隨Ⅲ 級粉煤灰摻量增加而降低，礦粉摻量為 20% 時，混凝土 28d 強度變化不明顯，波動較小，礦粉摻量為 30%時，混凝土強度隨粉煤灰摻量增加而降低，但與 7d 強度相比，混凝土強度降低幅度較小，且與礦粉摻量 20%時強度相差很小。

表 2 0.5 水膠比混凝土配合比及性能

表 3 0.55 水膠比混凝土配合比及性能

圖 1 0.5 水膠比混凝土 7d 抗壓強度

圖 2 0.5 水膠比混凝土 28d 抗壓強度

以上試驗數(shù)據(jù)表明，礦粉在混凝土后期對混凝土強度提高有積極作用，Ⅲ 級粉煤灰對混凝土早期強度雖有一定影響，但從 28d 強度來看，在礦粉摻量適宜的情況下，粉煤灰對強度的影響很小，因此在摻合料共同摻入的時候，Ⅲ 級粉煤灰可進(jìn)行實際應(yīng)用。

0.55 水膠比 Ⅲ 級粉煤灰混凝土配合比及抗壓強度見表 3。

圖 3 0.55 水膠比混凝土 7d 抗壓強度

圖 4 0.55 水膠比混凝土28d抗壓強度

圖 3、圖 4 分別為 0.55 水膠比混凝土 7d、28d 抗壓強度圖，將圖 3、圖 4 分別與圖 1、圖 2 對比可知，不同水膠比情況下，摻入相同量的 Ⅲ 級粉煤灰與礦粉后，7d、28d 強度變化規(guī)律不同，說明水膠比影響兩種摻合料在混凝土硬化過程中的反應(yīng)進(jìn)程。

圖 3 與圖 4 進(jìn)行對比，當(dāng)?shù)V粉摻量不變時，混凝土7d 和 28d 強度隨 Ⅲ 級粉煤灰摻量變化趨勢相同，而當(dāng)Ⅲ 級粉煤灰摻量不變時，粉煤灰摻量為 5% 和 10% 情況下，混凝土 7d 強度與 28d 強度隨礦粉摻入量增加呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律；而 Ⅲ 級粉煤灰摻量提升至 15%和 20% 后，混凝土 7d 與 28d 強度變化規(guī)律相同；說明，相較于礦粉而言，當(dāng) Ⅲ 級粉煤灰摻量提升至高于15% 后對混凝土強度的變化起主導(dǎo)作用，對混凝土強度變化的影響比礦粉更為顯著。

3 總結(jié)

（1）礦粉在混凝土后期對混凝土強度提高有積極作用；

（2）水膠比影響 Ⅲ 級粉煤灰和礦粉在混凝土硬化過程中的反應(yīng)進(jìn)程；

（3）當(dāng) Ⅲ 級粉煤灰摻量高于 15% 后，其對混凝土強度變化的影響比礦粉更為顯著，從強度分析，Ⅲ級粉煤灰以 15%～20% 的摻量加入后，混凝土強度達(dá)標(biāo)，進(jìn)行實際應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降本，為綠色混凝土研究提供參考。