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粉煤灰掺量范文

来源：文库

作者：开心麻花

2026-01-07

粉煤灰掺量范文（精选8篇）

粉煤灰掺量第1篇

为此, 本文研究了较长龄期下, 膨胀剂掺量以及养护时间对粉煤灰掺量为50%、60%的混凝土抗压强度的影响, 并通过扫描电镜观察了大掺量粉煤灰混凝土在不同养护时间下的内部微观结构和形貌特征, 探讨了膨胀剂、养护时间对大掺量粉煤灰混凝土抗压强度影响的机理, 同时得出最佳辅助胶凝材料掺量以及最优养护时间。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

水泥:北京金隅股份有限公司生产的P.O 42.5水泥, 标准稠度用水量为27.8%, 初凝时间为180min, 终凝时间为320min, 3d抗折强度为3.9MPa, 抗压强度为16.0MPa;28d抗折强度为7.1MPa, 抗压强度为49.5MPa。

粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰, 细度11.2 (45μm筛余量) , 需水量比102%。

膨胀剂:中国建筑材料科学研究总院研制的HCSA高效混凝土膨胀剂。

骨料:粗骨料为人工碎石, 料堆积密度为1510kg/m3, 表观密度为2650kg/m3, 孔隙率为42.0%;细骨料为天然河砂, 堆积密度为1660kg/m3, 表观密度为2560kg/m3, 孔隙率为42.9%。

减水剂:北京市方兴化学建材有限公司生产的JF-1高效减水剂 (固体含量为40%) 。

水:自来水。

1.2 试验方法及配合比

保持粉煤灰掺量 (50%、60%) 不变, 改变HCSA膨胀剂掺量 (0%、6%、8%和10%) 和养护时间 (0天, 7天, 14天, 28天) , 采用200t万能试验机测试边长为100mm的立方体试件不同龄期时的抗压强度。

在HCSA膨胀剂掺量6%、养护时间0天和28天的120天龄期混凝土试件内部取样, 在FEI Quanta250环境扫描电镜下观察混凝土内部的微观结构和形貌特征。

其中, 养护0天, 为成型后直接置于自然环境中, 7天拆模后继续放置于自然环境中;养护x天, 为成型后棉被覆盖浇水养护至7天拆模, 继续放置于标准养护室养护至x天后放置于自然环境中。混凝土试验配合比见表1。

2 试验结果及分析

2.1 HCSA膨胀剂掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的影响

2.1.1 HCSA膨胀剂掺量对粉煤灰掺量为50%的混凝土抗压强度的影响

粉煤灰掺量为50%时, 不同HCSA膨胀剂掺量的混凝土抗压强度发展曲线如图1所示。由图1可以看出, 不同养护时间下, HCSA膨胀剂的掺量从6%增加到10%时, 抗压强度均高于未掺加HCSA膨胀剂的混凝土。HCSA膨胀剂掺量为6%时, 混凝土抗压强度有明显提高, HCSA膨胀剂掺量为8%的混凝土次之, 而膨胀剂掺量为10%的混凝土抗压强度仅稍微有所提高。养护7天时, 就70天龄期来看, HCSA膨胀剂掺量为6%时, 混凝土抗压强度提高66%;HCSA膨胀剂掺量为8%时, 混凝土抗压强度提高32%;HCSA膨胀剂掺量为10%时, 混凝土抗压强度提高18%。

原因可能是粉煤灰在水化过程中会消耗掉水泥水化产生的Ca (OH) 2, 从而使得早期混凝土内部产生较多的孔隙, 混凝土的内部结构较为疏松, 而膨胀剂水化将会产生较多的膨胀产物和膨胀能, 从而很好地填补了由于粉煤灰水化而产生的孔隙和空隙, 使得混凝土内部的结构变得致密, 从而提高了混凝土的抗压强度。但是, 膨胀剂掺量不同会产生不同的膨胀能。8%和10%掺量的HCSA膨胀剂混凝土, 膨胀剂可能已经过掺, 从而产生了部分有害的膨胀能, 对混凝土抗压强度的提高无益。

2.1.2 HCSA膨胀剂掺量对粉煤灰掺量为60%的混凝土抗压强度的影响

粉煤灰掺量为60%时, 不同HCSA膨胀剂掺量的混凝土抗压强度发展曲线如图2所示。由图2可以看出, 不同养护时间下, HCSA膨胀剂的适当掺入可以提高混凝土的抗压强度。并且, HCSA膨胀剂掺量为6%时能显著改善大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度, 掺量为8%的有一定效果, 而掺量为10%的效果不明显, 甚至一定龄期下有所降低。养护7天时, 就70天龄期来看, HCSA膨胀剂掺量为6%时, 混凝土抗压强度提高23%;HCSA膨胀剂掺量为8%时, 混凝土抗压强度提高15%;HCSA膨胀剂掺量为10%时, 混凝土抗压强度降低3%, 说明膨胀剂已经过掺, 反而影响了混凝土的抗压强度。

所以在HCSA膨胀剂的工程应用中, 为了更好的发挥膨胀剂的膨胀效果, 膨胀剂的掺量应有一定的限制, 不可过掺。对于粉煤灰掺量为50%、60%的混凝土, HCSA膨胀剂的掺量宜为6%。

2.2 养护时间对掺加6%HCSA膨胀剂的大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的影响

不同养护时间下, HCSA膨胀剂掺量为6%的大掺量粉煤灰混凝土抗压强度发展曲线如图3所示。养护7天、14天、28天的混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度有一定提高。由图3 (a) 可知, 粉煤灰掺量为50%时, 就70天龄期来看, 养护7天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高13%, 养护14天、28天, 混凝土抗压强度提高不明显;由图3 (b) 可知, 粉煤灰掺量为60%时, 就70天龄期来看, 养护7天、14天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高12%, 养护28天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高18%。

原因可能是, 粉煤灰掺量为60%时, 养护28天保证了水泥、粉煤灰、膨胀剂水化所需的水分和温度得到充分供给, 混凝土较为致密, 强度得到明显提高;而粉煤灰掺量为50%时, 混凝土内部由于粉煤灰水化消耗Ca (OH) 2产生的空隙和孔隙较粉煤灰掺量为60%时少, 养护14天、28天, 膨胀剂由于充足的水分和温度加快了其膨胀作用, 产生了过量的膨胀能, 对混凝土抗压强度提高反而不利。

在实际的工程应用中, 养护时间的增长意味着工程成本的增加, 故需要在混凝土强度和工程成本之间寻找出一个平衡点。由分析结果可以看出, 对于粉煤灰掺量50%、60%的混凝土, 养护7天, 均是最优选择。

2.3 扫描电镜 (SEM) 分析

在足够试样扫描电镜充分选点分析的基础上, 结合典型扫描电镜照片对整体微观特征做出如下分析。图4为不同养护时间下HCSA掺量为6%、粉煤灰掺量为50%的120d混凝土SEM图。由图4可以看出, 对于HCSA膨胀剂掺量为6%、粉煤灰掺量为50%的膨胀剂混凝土, 不养护与养护28天的微观结构形貌和水化产物有着很大的差异。图4 (a) 中针状及细棒状的钙矾石很少;图4 (b) 中存在针状及细棒状的钙矾石, 呈草丛状, 密集地填充与混凝土的孔隙和缝隙中, 与周围的C-S-H凝胶交融生长。

图5为不同养护时间下HCSA掺量为6%、粉煤灰掺量为60%的120d混凝土SEM图。由图5可知, 对于HCSA膨胀剂掺量为6%、粉煤灰掺量为60%的膨胀剂混凝土, 也可以发现前述现象, 图5 (a) 中基本全为C-S-H凝胶, 只在缝隙中有少量的丝状钙矾石的生成, 而图5 (b) 中, 针状和细棒状的钙矾石密集地分布于混凝土的缝隙当中, 且与周围的C-S-H凝胶融为一体。

由此可以得出, 养护有利于HCSA膨胀剂膨胀效能的发挥, 有利于钙矾石的生成, 从而便于形成致密的混凝土内部结构, 对混凝土强度的发展起着至关重要的作用。另外, 养护也有利于水泥和粉煤灰的水化, 有利于C-S-H凝胶与钙矾石交融生成致密的水泥石结构。

结论

(1) 适量的HCSA膨胀剂能显著提高大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度。对于粉煤灰掺量为50%、60%的混凝土, HCSA膨胀剂的最佳掺量为6%。

(2) 粉煤灰掺量为50%时, 就70天龄期来看, 养护7天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高13%, 养护14天、28天, 混凝土抗压强度提高不明显;粉煤灰掺量为60%时, 就70天龄期来看, 养护7天、14天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高12%, 养护28天混凝土抗压强度较不养护的混凝土抗压强度提高18%。

(3) 对于粉煤灰掺量为50%、60%的混凝土, 掺入6%的HCSA膨胀剂且棉被覆盖浇水养护时, 混凝土内部产生针状及细棒状的钙矾石, 密集填充在混凝土缝隙中, 且与周围的C-S-H凝胶交融生成致密的水泥石结构。

(4) 对于粉煤灰掺量为50%、60%的混凝土, 同时考虑抗压强度及成本效益, 掺入6%的HCSA膨胀剂, 棉被覆盖浇水养护7天, 效果最佳。

摘要：针对膨胀剂掺量不当、养护时间不足会影响大掺量粉煤灰混凝土强度的问题, 本文研究了较长龄期下, 膨胀剂掺量以及养护时间对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响, 并通过扫描电镜观察了大掺量粉煤灰混凝土在不同养护时间下的内部结构形貌特征。结果表明, 在粉煤灰掺量为50%和60%的混凝土中, 掺入6%的HCSA膨胀剂且棉被覆盖浇水养护时, 混凝土内部产生针状及细棒状的钙矾石, 密集填充在混凝土缝隙中, 与周围的C-S-H凝胶交融生成致密的水泥石结构, 从而明显提高了混凝土抗压强度;养护7天时, 混凝土70天龄期抗压强度分别提高66%和32%。HCSA膨胀剂掺量6%, 养护7天, 可以达到工程成本与混凝土强度的最佳协调。

关于大掺量粉煤灰混凝土配合比研究第2篇

摘要：传统的粉煤灰混凝土配比中要求完成配比后具有一定的强度和耐久性，但是这并不能完全发挥出粉煤灰混凝土的优势。本文根据目前国内外粉煤灰混凝土发展情况，简单讨论大掺量粉煤灰混凝土配比。

关键词：粉煤灰混凝土；配比；耐久性

一、引言

过去的粉煤灰混凝土配比由于对粉煤灰的特点没有充分认识，在配比设计时也主要是以空白混凝土为对照，这种设计方式在很大程度上埋没了混凝土中更多潜在的其它优点，对于粉煤灰以及水泥对混凝土强度贡献的差异也没有充分考虑，所以在配比后得出的各项指标都不理想。而最近几年工业生产中的废渣粉煤灰排放也是逐渐呈增加的趋势，对粉煤灰的利用大大降低，最主要的因素就是配比不合理。由此可见，研究粉煤灰混凝土配比对工业生产有很大的用处。除此之外，提高粉煤灰混凝土的利用率，也能够达到一定程度的环保节能。

在具体的配比中，由于粉煤灰掺入混凝土中，在配比时就会有一定的难度，最主要的实验手法还是通过试配和试拌来完成的。

二、传统粉煤灰混凝土配比研究

我国使用传统的粉煤灰混凝土配比技术在相关规定中有具体介绍，它是最早在我国发展出来的粉煤灰混凝土配比研究方式的起源，在《水泥混凝土中掺用混合材料的暂行技术规程》中对大体积混凝土提出，将粉煤灰等量来取代水泥，一般情况下将这种方法称为“等量取代法”或者是“简单取代法”，表1为粉煤灰混凝土简易配比中的系数调整法（如表1）。但是在我国进行粉煤灰混凝土配比的时候基本上都是采用的超量取代法，也就是先对基准混凝土配比进行设置，然后以等强度为依据，掺入超量的粉煤灰实现对水泥的取代。在我国传统的粉煤灰混凝土配比研究中有个很明显的缺陷，不能够将粉煤灰作为混凝土单独的组成成分而进行设计，而且在配比中存在一定的任意选择性。除此之外，外加剂也逐渐成为混凝土中必不可少的组成部分，但是以目前市场上所有的配比技术来说，都没有对外加剂掺入配比进行综合考虑，由此也可以看出，传统的粉煤灰混凝土配比方式并不适合与大掺量粉煤灰混凝土配比研究。

表1 粉煤灰混凝土调整系数表

F/（C+F）（%）用水量调整系数胶凝材料用量调整系数水泥用量调整系数

150.8801.0350.970

250.8001.0650.945

350.7121.0950.895

450.6191.1250.845

三、大掺量粉煤灰混凝土特点及研究理论

（一）大掺量粉煤灰混凝土特点

大掺量粉煤灰混凝土具有的使用特点较多：它能够有效降低混凝土水热化；有效减少混凝土材料的成本；完成配比后能够提高混凝土抗渗的能力，有效抵御氯离子等渗漏腐蚀化学性质材料和碱性材料；能够有效减少水泥用量并处理电厂废弃物，达到节能节约资源的目的，同时还能够改善温室效应。但是使用大掺量粉煤灰混凝土，它在配比完成后，早期的强度相对要低，而起它抗盐抗冻的性能差。

这一技术在现代大体积混凝土结构中运用较多，如建设高层建筑物地板、桥梁承台、水库大坝等等，1994年后广东修建深—汕等接近100km的高速公路，在修建的路面混凝土中都掺用了约20%-40%的粉煤灰，以此来提高路面的平整度，减低路面开裂的概率。目前这种混凝土的配比设计没有较为明确的配比标准和方式，所以许多研究人员都自行进行实验探索。但是在实验中用的较多的方法就是使用平行试验法，这种试验过程相当繁杂，这在一定程度上对大掺量粉煤灰混凝土的发展造成了一定的制约。

（二）大掺量粉煤灰混凝土研究理论

前文有提到，目前粉煤灰混凝土配比多是采用的超量取代法进行计算，但是在实际操作中通常都是煤灰掺入量不高，但是在粉煤灰掺入高水胶比和水灰比后的机理与掺入低水胶比和水灰比后所表现出来的机理并不相同。在掺入高水胶比和水灰比后，颗粒间的空隙大，而混凝土早期的结构强度也主要是由水化生成物而决定的，此时的水胶比和水灰比一般都不小于0.6。如果混凝土搅拌的水胶比和水灰比较低，那么水泥颗粒之间的空隙就会变得很好，需要填充在颗粒间的水化生成物也会随之大大减少，这时候的水胶比和水灰比一般都是在0.3左右。少量的水化产物能够使混凝土结构紧密，如果在搅拌时掺入粉煤灰，粉煤灰所吸附的水分能够对水泥起到养护作用。大掺量的粉煤灰水泥土不仅可以使强度增加，还会增强混凝土的耐久性以及混凝土结构密实性。如今在粉煤灰混凝土中还可以加入一定的外加剂，能够使得混凝土在低水胶比状况下进行搅拌具有良好的和易性。在实际解决大掺量粉煤灰混凝土应用的问题还需要对混凝土结构进行设计。

（三）大掺量粉煤灰混凝土配比设计

想要粉煤灰在混凝土配置中发挥出它的高性能，最主要的就是要根据耐久性和强度来确定粉煤灰掺量和水胶比，粉煤灰与水胶比的强度作用关系比水泥与水胶比之间的强度作用更加敏感，在配比中为避免早期强度因大掺量粉煤灰混凝土带来的不利因素，在将粉煤灰掺入到混凝土中间的时候应该尽可能选择较低的水胶比，也就是W/C+F。要保障粉煤灰混凝土具有良好的耐久性和强度必须采用低水胶比进行混合，这样不仅能够确保粉煤灰在混凝土中发挥的作用，还能够保障粉煤灰混凝土的质量。一般在材料适用的情况下，水泥的用量在320kg/m?左右，水灰比在0.5左右，抗压强度在C30级左右，这时候配比出来的粉煤灰混凝土在多数环境下都具有良好的防滲性和耐久性。根据实践经验可以得出，粉煤灰掺量一般以低于15%为宜，在粉煤灰参入量超过25%后，能够明显改变混凝土的性能，达到高耐久的程度。

（四）大掺量粉煤灰混凝土配比方针

基本配比顺序为：硅酸盐水泥→粉煤灰→高效减水剂，最常用的方式就是混凝土搅拌和成型。

1、首先选用高标号的硅酸盐水泥以及普通水泥，这两种水泥中基本都是以熟料为主，选用这两类水泥最主要的原因就是它的性能较为稳定，它其中掺入的混合材料除了石膏外，其它材料较少或者是没有，避免了在配比中可能由水泥引起的混凝土性能波动等问题。目前在广东市场上一些混凝土掺入粉煤灰的量都偏高，有些甚至已经达到30%以上，所以在对水泥进行选择时，一定要注意选择高标号的水泥。

2、配置高强度的混凝土则需要选择低水胶比，水胶比在大掺量粉煤灰混凝土中对强度非常敏感，想要达到混凝土的高防渗性和高耐久性，选择的水胶比通常都是小于0.4。

3、混凝土想要保证自身的耐久性，在制作的时候需有充足的浆体溶度和数量，在胶体材料达到一定数量时，降低水胶比的实质就是将混凝土的用水量减少了。

4、在采用粗集料的时候要注意选择它的最大粒径，一般情况下是选择最大粒径偏小的材料，以此来保障粗集料的空隙率，降低岩石破碎的可能性。

5、在选择细集料时，尽可能选择细度模数较大的材料。

6、由于粉煤灰是属于火山灰活性混合材料，它本身的质量和颗粒都不均匀而且它的实际活性比较低，所以在使用前一定要对粉煤灰进行改性处理，保障粉煤灰的优势和性能充分发挥出来。通常为了激发粉煤灰的灰活性都是采用硫酸盐激发剂。

结束语

大掺量粉煤灰混凝土实际上是一种由传统粉煤灰混凝土发展而来的一种新技术，在使用中也具有众多的优点，但是配比设计过程都较为复杂，在具体施工中还需要多改进。

参考文献：

[1]华后攀.大掺量粉煤灰混凝土配合比优化[J].世界家苑，2013，（10）.

[2]马芳芳，郑磊，宋其凯.大掺量粉煤灰混凝土配合比设计正交试验研究[J].粉煤灰综合利用，2010，（1）.

浅议大掺量粉煤灰混凝土第3篇

在二十世纪三十年代, 混凝土中就开始使用粉煤灰了, 人们发现掺入了粉煤灰之后可最大限度地降低混凝土的水化热。在大体积混凝土中掺入粉煤灰, 有利于抑制裂缝的产生。

大掺量粉煤灰混凝土就是将粉煤灰看成一个独立组分, 与砂石、水泥共同拌和, 以工程设计、施工及华凝的要求为基准, 进行混凝土的设计、生产、浇注与养护。随着社会的发展, 工业污染日益严重, 大掺量粉煤灰混凝土的应用, 既可以减少环境污染, 由能提高混凝土的性能。

2 粉煤灰提高混凝土性能的表现

长期以来, 在混凝土中常掺有一定量粉煤灰, 作为水泥的替代材料, 绝大多数情况下是以如下三种方式应用的:在早期强度要求很低, 长期强度大约在25~35MPa的大体积水工混凝土中, 大掺量地替代水泥使用;在结构混凝土里较少量地替代水泥;在强度要求很低的回填或道路基层里大量掺用。经研究分析, 粉煤灰提高混凝土的性能主要表现在以下几方面:

2.1 粉煤灰的形态效应可以产生水势能, 有利于减少混凝土的单位

用水量, 从而在保证混凝土强度的前提下, 减少水泥用量, 减少混凝土的水化升温和混凝土中温度裂缝发生的概率, 同时还有致密作用。

2.2 粉煤灰的火山灰效应产生反应势能, 可以提高混凝土的后期强度。

2.3 粉煤灰的微集料效应所产生的致密势能, 可以减少混凝土的有

害孔的比例, 有效提高混凝土的密实性, 其化学作用的水化热起到骨架作用, 提高粘结强度, 从而提高混凝土的抗裂性能。

3 粉煤灰混凝土性能的影响因素

对大掺量粉煤灰混凝土性能影响显著的因素应该有烧失量、细度与需水量比, 下面对其进行分别讨论:

3.1 烧失量:

烧失量主要反映了粉煤灰中未燃的含量, 其值的高低取决于电厂燃煤的工艺与燃烧效率。20世纪80年代以来, 英、美、加等工业化国家, 粉煤灰的烧失量略偏高, 灰源中虽有不少的粉煤灰烧失量小于5%, 但仍以介于5%-8%的灰居多。烧失量高的粉煤灰对混凝土性能的影响, 如需水量增大、密实度降低、影响外加剂的掺量与面层混凝土的质量等, 已众所周知。

如过多的碳粒对减水剂, 尤其是引气剂具有明显的副作用, 导致减水剂的用量明显增大, 而引气剂的剂量需数倍甚至数十倍的增加, 使对大掺量粉煤灰混凝土的引气难度加大。因此, 烧失量可认为是影响大掺量粉煤灰混凝土配合比设计与性能的主要影响因素。

3.2 细度:细度越细, 火山灰反应能力越好, 或称火山灰活性指数越高。细度细的粉煤灰具有相对高的早、中、后期强度。

3.3 需水量比:

从总体上来说, 需水量比小总是好的, 但不宜把这一指标作为粉煤灰取舍与否的主要判据。规定需水量比是为了使混凝土不至于因使用粉煤灰而导致用水量增加。一般认为, 粉煤灰的需水量比较小, 混凝土的需水量也比较小。两者之间虽有相关性, 但相关系数并不太高, 有时需水量比相差10%的粉煤灰, 拌制的混凝土需水量却基本相同。

4 粉煤灰在混凝土中使用环境和作用

填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层, 由于粉煤灰的容重只有水泥的2/3左右, 而且粒形好 (质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠) , 因此能填充得更密实, 在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。

4.1 水胶比:

当采用适用的材料与良好制作, 以水泥用量为300-500/m3, 水灰比0.45-0.55范围, 可以制备出28天抗压强度为35-40MPa (即目前最常用的C30级) 混凝土。如果胶凝材料少, 水灰比再大, 也会出现空隙率大, 抗渗性不良等问题。

4.2 温度:

掺有大掺可量粉煤灰的混凝土, 不仅温度收缩因温升降低可以明显减少, 而且由于粉煤灰的初期水化缓慢, 可以使低水胶比混凝土开始硬化时的实际水灰比增大, 使得水泥以及膨胀剂具有良好的水化环境。同时, 与纯水泥一样, 掺粉煤灰的混凝土由于水泥的水化随本体温度的升高而加快。试验表明:与实际结构物浇注的硅酸盐水泥混凝土相比, 掺30%粉煤灰后, 不仅温升可以降低近10度, 其温度收缩和裂缝的危险减小, 同时由于温度的升高, 其抗压强度在3天前早已超越了硅酸盐水泥混凝土。

4.3 湿度:

与普通水泥混凝土不同, 掺粉煤灰的混凝土, 尤其是大掺量粉煤灰混凝土的水灰比足够大, 即混凝土体内有充足的水分工水泥和粉煤灰水化, 所以对这种混凝土的养护, 需要有别于普通混凝土, 不要湿养护, 尤其不要早期浇水或浸湿, 否则会使表层混凝土的水灰比增大, 对强度和抗渗透、耐磨耗等性能带有十分不利的影响。大掺量粉煤灰混凝土需要在浇注振捣后覆盖, 避免其因水化较缓慢, 向外界蒸发水分的时间较长、蒸发量也大, 造成表面疏松、强度和抗渗性下降。

4.4 稠度:

粉煤灰混凝土, 尤其是大掺量粉煤灰混凝土的外观十分粘稠, 使其在运输和浇注过程中不易离析, 对改善均匀性明显好处。由于粉煤灰的滚珠效应, 掺粉煤灰混凝土有较大的有效振捣半径, 易于振捣密实。

5 大掺量粉煤灰混凝土的施工控制要点

5.1 控制振捣时间。

在混凝土成型时, 应控制好振动时间, 不要漏振或过振, 对于泵送混凝土, 振捣时间一般为10-15s, 为防止面层起粉, 抹面时必须进行二次压光, 二次压光的时间接近初凝时间30min。

5.2 早期养护。

粉煤灰混凝土成型后, 早期强度较低, 所以浇注后一般过尽早覆盖和浇水养护, 以提高早期强度, 防止表面起沙, 尤其冬期施工更应注意早期养护, 且表面混凝土温度不宜低于5℃。

5.3 大体积混凝土的浇注。

大体积混凝土浇注宜分层浇注, 每层厚60-80cm。每部为混凝土振捣后20~30min应进行复振, 上一层混凝土在下层混凝土初凝前30min内完成, 且交界处振捣应伸入底层1/3厚度以上。

5.4 原材料。

按有关规定要求对水泥、砂、石、钢筋等进行现场二次抽样检测, 加强对骨料含泥量、针片状含量、级配的检测, 保证配制混凝土的骨料级配良好, 以减小孔隙率, 利于降低水灰比。

在各项原材料中, 粉煤灰的质量波动大, 必须严格控制。为保证混凝土的质量, 在工程中采用经过严格检测的粉煤灰, 并保证其需水量比在105%以下, 使其在应用过程中对混凝土的坍落度损失的影响减到最低。

结束语

粉煤灰混凝土后期强度高, 但早期强度比较低, 并且粉煤灰掺入量越大, 早期的混凝土强度下降越厉害。这是粉煤灰混凝土的主要缺点, 严重阻碍了粉煤灰混凝土的应用范围。后来人们采用粉煤灰复合超细粉和高效减水剂的粉煤灰高性能混凝土, 早期强度明显得到了提高。

高掺量粉煤灰混凝土的研究现状分析第4篇

我国是煤炭资源丰富的国家, 是世界最大的煤炭生产国和煤炭消费国。至2002年底, 全国粉煤灰排放量1.6亿吨, 粉煤灰的堆存量达8亿多吨, 占地20多万亩。随着发电厂、城市供热工程的不断增加, 粉煤灰的产量也必将随之增多, 估计到 2020 年, 我国粉煤灰的年排放量将达到目前年排放量的3倍左右, 加上目前已有存量, 总堆存量将达到 30 多亿吨。这么多的粉煤灰不仅占用大量农田, 而且会造成空气、水环境的污染, 破坏生态平衡, 造成严重的环境和社会问题。因此, 加大对粉煤灰的妥善处理和综合利用的研究与开发显得日益重要。

近年来, 大掺量粉煤灰高性能混凝土已日趋发展成熟, 并逐步在道路、水工、房建等工程中得到越来越广泛的应用。本文主要综述高掺量粉煤灰混凝土的研究现状及粉煤灰的掺入对混凝土的工作性能、力学性能以及耐久性的影响。

二、高掺量粉煤灰混凝土的研究现状

(一) 粉煤灰对混凝土工作性能的影响。

目前, 在混凝土中掺加粉煤灰的量还较低, 一般其掺量不超过水泥用量的40%, 混凝土中粉煤灰用量不超过200kg。对于大流动性混凝土, 其坍落度一般在20cm, 在此基础上要使其坍落度再增大比较困难:减水剂用量达到一定程度后, 减水效果不明显;如果加大用水量, 则使混凝土强度降低, 而且即使通过这两种方法使混凝土拌合物的坍落度增大了, 也易使粗骨料产生离析, 混凝土保水性差, 影响工程质量。

(二) 高掺量粉煤灰对混凝土力学性能的影响。

混凝土的力学性能一般包括:强度指标、弹性模量等性能, 而强度指标是其中最重要的力学性能。研究表明:随着粉煤灰的掺入, 混凝土的早期强度比不掺粉煤灰的普通混凝土的强度低, 但其增长速率快, 到中后期会达到甚至超过普通混凝土。因此, 对于大掺量粉煤灰混凝土来说考虑其后期强度发展的特性, 可以将它的60天或90天的抗压强度值作为设计强度值。掺入不同量的粉煤灰对混凝土强度有较大的影响:当掺量为20%时, 对7d强度影响不大;而当掺量>30% , 早期强度明显降低;而掺加粉煤灰混凝土后期强度增长较快, 而且当掺量<50%时, 随粉煤灰掺量增加而增大。然而, 在掺加粉煤灰后, 混凝土劈裂抗拉强度的提高幅度不如抗压强度提高的幅度大, 因此, 劈拉强度成为限制粉煤灰混凝土抗拉性能的一个重要因素。在弹性模量方面, 掺粉煤灰混凝土的弹性模量较普通混凝土略高, 但随粉煤灰掺量的增大而降低。

(三) 高掺量粉煤灰混凝土的耐久性能。

1.抗渗性、抗冻性。

在新拌混凝土中, 粉煤灰微珠既有独特的“滚珠轴承”和“解絮”扩散行为, 提高混凝土拌合物的和易性, 又能与水泥和细砂共同发挥混凝土颗粒级配中的微集料作用, 有助于新拌混凝土和硬化混凝土均匀性的改善, 也有助于混凝土中孔隙和毛细孔的充填和“细化”, 产生致密作用, 从而增强硬化浆体的结构强度和抗渗透能力。如有防水要求的建筑工程, 常采用掺加粉煤灰的措施来提高混凝土的抗渗性能。

2.耐蚀性。

粉煤灰混凝土耐溶出性侵蚀、酸性侵蚀和盐类侵蚀的能力增强。主要是由于粉煤灰有以下3种效应:一是粉煤灰使混凝土的密实度提高, 阻止了软水和腐蚀介质的渗透;二是粉煤灰混凝土中水泥水化产物 Ca (OH) 2的量少;三是粉煤灰使高盐基的水化铝酸钙水解成为极限石灰浓度较低的低盐基水化铝酸钙, 因而消除或减少了高硫型水化硫铝酸钙形成的可能性, 更易形成低硫型水化硫铝酸钙。低硫型水化硫铝酸钙在远离含铝固相表面的液相中以分散状析出结晶, 填充原来的充水空间, 不仅不会产生有害的内应力, 而且还可作为水泥石的有效组织结构, 增强水泥石的密实性和强度。

3.碳化。

粉煤灰对混凝土碳化的影响具有两面性:一方面, 粉煤灰的取代效应和二次反应使混凝土中Ca ( OH) 2的量减少, 碳化进程加快, 这是不利的一面;另一方面, 粉煤灰的微集料效应使混凝土孔隙细化, 结构致密, 阻止 CO2和水的渗透, 延缓了碳化进程。对于高掺量粉煤灰混凝土, 由于碱储备的大量降低, 特别在早期的渗透性较大, 碳化速度非常快, 很容易因碳化导致钢筋混凝土中钢筋锈蚀, 最后造成结构破坏。因此如何改善和保证大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能是促进粉煤灰类活性掺合料在混凝土中应用的重要课题。

4.钢筋防锈。

粉煤灰混凝土因密实性提高, 孔隙结构改善和水化产物的变化, 使其具有较高的抗氯离子渗透能力和较高的电阻抗, 从而有效地抑制氯离子对钢筋的电化学锈蚀及杂散电流对钢筋的腐蚀, 使混凝土对钢筋的保护能力提高。

5.碱骨料反应。

水泥中强碱含量高、活性骨料和水的存在是碱骨料反应发生的充要条件。粉煤灰结合了水泥中95%的强碱, 且不会浸出, 破坏了产生碱骨料反应的条件, 消除或减轻了碱骨料反应的危害。此外, 粉煤灰还能提高混凝土的耐磨性和耐热性。

三、高掺量粉煤灰混凝土的施工控制要点

(一) 振捣时间的控制。

在混凝土成型时, 应控制好振捣时间, 不要漏振或过振, 对于泵送混凝土, 振捣时间一般为10～15s, 为防止面层起粉, 抹面时必须进行二次压实抹光, 二次压实抹光的时间接近初凝时间30min。

(二) 早期养护。

(三) 大体积混凝土的浇注。

大体积混凝土浇注宜分层浇注, 每层厚600～800mm。每部为混凝土振捣后20～30min应进行复振, 上一层混凝土在下层混凝土初凝前30min内完成, 且交界处振捣应伸入底层1/3厚度以上。

(四) 原材料的选择。

对水泥、砂、石、钢筋等原材料应按有关规定要求进行现场二次抽样检测, 加强对骨料含泥量、针片状含量、级配的检测, 保证配制混凝土的骨料级配良好, 以减小孔隙率, 有利于降低水灰比。

四、结语

粉煤灰作为燃煤电厂的副产品, 量大且来源稳定, 如果利用不好, 不仅占地、占水域, 而且污染环境。对于工程中添加粉煤灰作为混凝土的成分, 不但节约了成本, 而且提高了混凝土的强度, 明显改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性。由于粉煤灰混凝土的性能较好, 在各种大大小小的工程中应用变得日益广泛, 具有显著的技术、经济和社会效益。

参考文献

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[2].刘数华, 方坤河.粉煤灰综合利用现状综述[J].福建建材, 2008

[3].王景华, 李长忠.大掺量粉煤灰自密实高强混凝土[J].煤炭学报, 1998

[4].王帅.大掺量粉煤灰混凝土抗压性能试验研究[D].山东理工大学, 2011

高掺量粉煤灰混凝土的收缩性能研究第5篇

粉煤灰是来自火电的副产品, 在燃煤发电的时候, 灰尘会沿着烟囱气流上升, 当遇到静电收集装置的时候, 灰尘会被静电收集装置吸附下来, 这部分灰尘叫做粉煤灰。粉煤灰的价格远低于水泥, 当用粉煤灰取代部分水泥制作混凝土时, 可以降低混凝土的制作成本, 同时可起到资源再利用的作用。因此, 掺加粉煤灰的混凝土在实际工程中得到了越来越多的应用[1,2,3,4]。本文以烧失量为4.75%和7.78%的粉煤灰, 同时变化粉煤灰掺量等量代替水泥, 对掺加粉煤灰的混凝土收缩性能进行研究。

2 原材料

2.1 水泥

水泥:秦岭P·O42.5级水泥, 其物理力学性质如表2所述;粉煤灰:太原电厂粉煤灰, 其性能如表1所示;粗集料:质地坚硬、耐久、级配良好的碎石;细集料:质地坚硬、耐久、细度合适的中粗砂, 其级配如表3所示;外加剂:萘基系塑化剂;水:自来水。

2.2 混凝土的配合比

配合比的胶凝材料都为340kg/m3, 其中粉煤灰的掺量为20%、40%、50%、60%;由于设计强度等级为C30, 所以采用不同的水胶比。同时为保证粉煤灰混凝土具有良好的流动性, 加入了比率不同的塑化剂。具体配合比见表4。

注:c30为混凝土28d设计强度为30MPa, f代表粉煤灰掺量, -5、-8代表烧失量为4.75%和7.78%

3 试验结果与分析

3.1 抗压强度

试件成型后拆模, 并放入标准养护室养护, 待达到3d、7d、28d、60d、90d龄期后测试其抗压强度 (见表5) , 对于设计强度为30MPa的粉煤灰混凝土, 掺量合适时都可达到设计要求, 粉煤灰掺量较高时, 不易达到设计强度。但是90d龄期时, 不同掺量的粉煤灰混凝土强度都比普通混凝土强度高。因此, 在实际工程中添加粉煤灰是合理且经济的。

抗压强度都以纯水泥组为最高, 而且粉煤灰取代水泥越多强度越低。这是因为混凝土的早期强度主要是由水泥提供, 此时粉煤灰尚未开始活性反应, 在此阶段粉煤灰只能使混凝土更加致密, 由于粉煤灰添加越多, 所能参与反应的水泥就越少, 使得早期强度随之递减。

3.2 收缩性能结果与分析

试件成型1d后拆模, 标准养护后, 测试3d、7d、14d、28d、60d、90d龄期的混凝土的收缩值。试件尺寸采用100mm×100mm×285mm, 所有试件3个为一组, 用千分表测试其变形。试验结果如图1所示。

从图1可知, 不同烧失量的粉煤灰, 掺量为20%、40%、50%、60%的混凝土, 其干燥收缩量都随掺量的增大而减小。粉煤灰掺量越多时, 干燥收缩抑制效果越明显。

粉煤灰燃烧过程中, 部分碳颗粒可能未燃烧完全而跟随着粉煤灰一起被静电集尘器收集。这些碳粒在高温下仍会燃烧而失去重量, 即为烧失量[5,6]。未完全燃烧的碳颗粒会吸附水等物质, 从而影响粉煤灰混凝土的收缩。将不同烧失量的粉煤灰混凝土的收缩值进行比较, 粉煤灰掺量相同时从图2可知, 低烧失量的粉煤灰比高烧失量的粉煤灰对粉煤灰混凝土的干燥收缩抑制效果更好。所以控制粉煤灰的烧失量对粉煤灰混凝土的收缩具有重要意义, 采用优质的粉煤灰可以更好地抑制粉煤灰混凝土的收缩。

龄期从7d到90d, 不论是高烧失量或低烧失量系列, 长度缩短率都明显低于纯水泥组, 这是因为粉煤灰加入后, 其颗粒细小的特质填补了混凝土孔隙, 使得混凝土更为致密能够抑制混凝土的收缩。其中也发现, 两系列中以粉煤灰取代60%水泥时的长度缩短率降低的最快。由此可知, 将粉煤灰加入混凝土时, 可以有效降低混凝土的收缩量, 而且粉煤灰添加量越大 (取代率60%以下) , 干缩量的抑制效果越佳。

4 结论

(1) 大掺量粉煤灰混凝土只要合理设计, 前期强度可以满足设计要求。后期强度具有较大增长, 且随着掺量的增加, 后期强度增加幅度越大。

(2) 大掺量粉煤灰混凝土可以明显地抑制粉煤灰混凝土的收缩。

(3) 粉煤灰烧失量对粉煤灰混凝土的收缩有影响。同等条件下, 烧失量较小的粉煤灰对粉煤灰混凝土收缩抑制效果较好。因此工程中, 应尽量采用质量较好的粉煤灰。

(4) 大致上粉煤灰混凝土的干缩量会随龄期增加而逐渐增大。龄期从7d到28d时, 不论是高烧失量或低烧失量系列, 长度缩短率都明显较纯水泥者小, 表示此时粉煤灰颗粒细小的性质能填补混凝土孔隙, 使得混凝土更为致密, 可抑制混凝土的收缩;而粉煤灰取代60%水泥时, 其长度缩短率降低得最快。

摘要：为了研究高掺量粉煤灰混凝土的收缩性能, 对烧失量为4.75%和7.78%的粉煤灰, 且掺量分别为20%、40%、50%、60%时的粉煤灰混凝土的收缩性能进行了研究, 测试了试件390d的干燥收缩值。结果表明, 粉煤灰对混凝土的干燥收缩有明显的抑制效果;低烧失量的粉煤灰对混凝土的收缩抑制效果更显著。

关键词：粉煤灰混凝土,收缩,高掺量粉煤灰

参考文献

[1]黄国兴, 惠荣炎.混凝土的收缩[M].北京:中国铁道出版社, 1990:40-45.

[2]申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].北京:人民交通出版社, 2012:190-200.

[3]Almudaiheem JA, Haseen W.Effect of specimen sizeand shape on drying shrinkage of concrete[J].AC IMaterials Journal, 1987, 84 (2) :130-135.

[4]Atis C D.High-volume fly ash concrete with highstrength and low drying shrinkage[J].Journal of Materials in Civil Engineering, 2003, 15 (2) :153-156.

[5]陈波, 张亚梅, 郭丽萍.大掺量粉煤灰混凝土干燥收缩性能[J].南京:东南大学学报, 2007, 37 (2) ;334-338.

粉煤灰掺量第6篇

我国使用的大部分商品砂浆, 其成分以水泥加砂为主, 成本较高, 有些强度太高, 浪费资源, 有些质量低劣存在开裂、渗透、空鼓、脱落等一系问题。利用粉煤灰良好的保水性能[1], 在砂浆中掺加粉煤灰, 不仅成本低, 而且节约资源和能源、保护环境、并具有很好的经济效益和社会效益, 是一种可持续发展的绿色建材产品[2]。国内学者中以清华大学吴纯超, 杨海龙[3]等研究大掺量粉煤灰替代水泥结果较理想, 其粉煤灰替代量达到50%。本文通过大量试验确定激发效果最优的粉煤灰激发剂, 在粉煤灰替代水泥量达到70%时, 其砂浆性能仍能符合使用要求。

2 试验材料与方法

2.1 试验原材料

水泥:试验选用的是海螺水泥P.O42.5。

黄砂:河砂, 在烘箱温度为 (105±5) ℃的烘干箱内烘24h, 烘干后过9.5mm的筛。

粉煤灰:选用英德海螺水泥生产所用粉煤灰, 其化学成分见表2。

羟丙基甲基纤维素醚 (HPMC) :本试验选用的是羟丙基甲基纤维素醚, 为白色粉状, 产自河南, 粘度为100000mpa.s。它是一种添加量很低, 但能显著改善砂浆流动性能和保水性能的添加剂[4]。

粉煤灰激发剂原料有:硫酸钠、石灰、碳酸钾、二水石膏。

2.2 试验方法

砂浆的强度采用行业标准JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测定。立方体抗压强度试验采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的模具。水泥和粉煤灰质量之和固定为2400g, 灰砂比为1:3, 水灰比为0.6, HPMC加入量为0.5%。

3 试验结果与分析

3.1 激发剂种类对砂浆强度的影响

选择五种不同激发剂, 13个成分配比, 研究最佳激发剂成分配比。粉煤灰替代水泥掺量为40%, 激发剂的含量按胶凝材料用量的百分比核算, 其含量之和均为1%。试验结果见表4。

加入激发剂使得砂浆7d和28d的抗压强度均有不同程度提高, 其中有碳酸钾激发剂加入时, 砂浆的7d早期强度有明显提高。原因可能在于熟料中的C3S和C3A水化产物Ca (OH) 2与碳酸钾反应生成Ca CO3, Ca CO3能加速水泥中的石膏反应, 生成水化硫铝酸钙AFt, 即钙矾石, 也能促进C3S水化[5], 使得水泥强度提前释放。试验结果也表明以石灰搭配碳酸钾的成分配比效果最为明显, 其次是硫酸钠和石灰的激发剂组合, 只含硫酸钠激发效果较差。硫酸钠和石灰激发效果较佳的原因在于:粉煤灰含有大量活性Al2O3和Si O2成份, 是其具有潜在水硬性的根本原因, 当硫酸钠搭配石灰作为外加剂时, 其中石灰与水反应产生Ca (OH) 2, Ca (OH) 2与Al2O3生成水化铝酸钙 (A-S-H) , 与Si O2生成水化硅酸钙 (C-S-H) , 同时硫酸盐与Ca2+以及Al2O3反应生成钙矾石 (Aft) [6], 体积膨胀, 可填充砂浆中的孔隙, 提高其密实度, 进而使得粉煤灰替代水泥砂浆的强度增加。

3.2 激发剂含量对砂浆强度的影响

由上述试验结果发现石灰+碳酸钾的复合激发剂激发效果最佳。图1为粉煤灰替代水泥掺量增加到70%, 石灰与碳酸钾加入比例为1:1, 通过调整石灰和碳酸钾含量, 研究激发剂含量对粉煤灰替代部分水泥砂浆的强度影响。由结果可知:初期随着石灰和碳酸钾含量的增加, 砂浆的7d和28d强度均有所提高, 后期激发剂含量增加, 对砂浆强度的贡献度不大;并且当激发剂含量大于等于2%时, 砂浆28d强度超过10MPa。

3.3 石灰复合碳酸钾激发机理分析

石灰复合碳酸钾的激发剂激发效果最佳的原因可能有以下四点:其一, 激发剂形成得Ca CO3促进钙矾石生成[5], Aft提高砂浆密实度, 提高强度;其二, 激发剂生成的Ca CO3与水泥矿物组成C3A反应生成水化碳铝酸钙, 在水化初期水化碳铝酸钙晶体尺寸迅速长大, 形成粘结牢固的连生结晶聚集体, 并在Ca CO3颗粒表面上形成密集的毡状堆积物和毛丛区, 从而使得水泥砂浆各组分的粘结强度有所提高[7];其三, 由同离子效应可得CaCO3吸附Ca2+能力较强, Ca CO3会将C3S水化产生的Ca2+大量吸附在其表面, 使得C3S水化产物周围的Ca2+浓度降低, 加速C3S水化, 提高水泥早期强度。并在粉煤灰活性Si O2与Ca (OH) 2生成的水化硅酸钙 (C-S-H) 表面形成大量的碳铝酸钙颗粒, 碳铝酸钙颗粒与水化C-S-H颗粒相互交错连接, 提高砂浆强度[5];其四, 激发剂水解生成大量OH-, 在碱性环境下, 粉煤灰中的玻璃体结构将解聚重组, 形成具有三维网络状结构的无机聚合物[8], 增加了各组分的粘结强度。综上所述, 石灰复合碳酸钾激发剂的加入有利于提高粉煤灰替代水泥砂浆的强度。

4 结论

⑴石灰复合碳酸钾作为粉煤灰替代水泥干粉砂浆的激发剂激发效果最佳, 硫酸钠和石灰激发效果次之。

⑵在制备大掺量粉煤灰替代水泥的砂浆中, 使用石灰复合碳酸钾作为激发剂, 粉煤灰替代水泥的掺量可达到70%。

⑶石灰复合碳酸钾激发剂主要能提高粉煤灰和水泥的水化产物之间的粘结强度, 进而提高水泥砂浆强度。

摘要：本文通过不同成分配比的砂浆强度试验, 研究了激发剂种类和激发剂含量对粉煤灰替代部分水泥砂浆的强度影响。试验结果表明:石灰复合碳酸钾作为激发剂时激发效果最佳, 并且粉煤灰替代水泥的掺入量可达到70%;激发作用机理可能在于石灰复合碳酸钾有助于改善粉煤灰和水泥的水化产物之间的界面粘结强度, 进而提高水泥砂浆强度。

关键词：粉煤灰,砂浆,抗压强度,激发剂

参考文献

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[6]方军良, 陆文雄, 徐彩宣.粉煤灰的活性激发技术及机理研究进展[J].上海大学学报, 2002 (8) :256-260.

[7]李悦, 胡曙光, 杨德坡.铝酸盐矿物与碳酸钙的水化活性作用[J].河北理工学院学报, 1996 (2) :54-57.

粉煤灰掺量第7篇

关键词：混凝土,粉煤灰,水胶比,抗压强度

0 引言

粉煤灰配合商品混凝土可以改善混凝土性能，粉煤灰在商品混凝土中的广泛使用，带来了可观的经济效益和环保效益，特别是在高速路发展上应用广泛。很多省份都在高速公路上修建了大量的水泥混凝土路面，掺入粉煤灰能改善路面水泥混凝土的性能，提高路面施工质量。因此，研究粉煤灰掺量对混凝土性能的影响具有一定的现实意义。

1 粉煤灰混凝土配合比的设计

1.1 试配强度确定

与基准混凝土配合比设计的程序一样。

1.2 各原材料的确定

1)计算粉煤灰混凝土中砂子用量时先假定碎石用量不变，混凝土中砂用量mS按下式计算:

式中:mS0——基准配合比的砂用量;

ps——砂相对密度;

mc——基准混凝土的水泥用量;

mc0——粉煤灰混凝土中水泥用量;

pc——水泥相对密度;

F——粉煤灰混凝土中粉煤灰用量;

pf——粉煤灰相对密度，一般取2.2 g/cm3。

2)粉煤灰混凝土的用水量的选取同基准配合比的用水量。

1.3 粉煤灰混凝土的理论配合比

根据计算得到粉煤灰混凝土配合比进行试配，在保证混凝土的和易性与水灰比不变的基础上进行配合比的调整，最后确定为其理论配合比。

注:根据不同掺量的粉煤灰，各原材料的数据如表1所示。

2 试件的制备和养护

2.1 制备

1)将试模擦净，模板四周与底座的接触面上应涂黄油、紧密装配，防止漏浆。2)内壁均匀刷一层机油。3)称量模具质量并记录数据。4)试块用振动台成型时密实称量密实成型后的质量并记录数据。

2.2 养护

标准条件下养护，龄期28 d。

3 粉煤灰混凝土的抗压强度

数据处理极差分析见表2。

由上述数据可见:

1)从表1可以看出，各个因素对抗压强度的影响次序为:a,b,c,d即粉煤灰掺量、水胶比、砂率、单位用水量，其中粉煤灰掺量影响最大。

2)由以上数据可知，第一组实测强度最高，它的粉煤灰掺量为0.05，水胶比为0.35，砂率为0.30，单位用水量为190 kg/m3。这为此次试验的最优配合比。

3)由图1可以看出，混凝土的抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而减小。

4)由图2可以看出当水胶比变大时，混凝土的抗压强度变小。5)由图3可以看出当砂率增大时，混凝土的抗压强度变小。6)由图4可以看出，当单位用水量增加时，混凝土的抗压强度有增有减，这里存在一个最佳单位用水量。

4 结语

本文对粉煤灰混凝土抗压性能进行了一系列的试验研究，分析了粉煤灰掺量、水胶比、砂率、单位用水量对抗压强度的影响规律。得出了以下主要结论:1)在9组混凝土中掺加粉煤灰后，从试验数据处理中，我们可以看到粉煤灰掺量在5%～15%时，掺量越多，混凝土抗压强度越小;水胶比在0.35～0.45时，水胶比越小，混凝土抗压强度越大。2)从粉煤灰混凝土正交试验的结果来看，对于粉煤灰混凝土的抗压强度，影响因素包括:粉煤灰掺量、水胶比、砂率、单位用水量。各个因素对抗压强度的影响次序为:粉煤灰掺量、水胶比、单位用水量、砂率，其中粉煤灰掺量影响最大。

参考文献

[1]GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[2]粉煤灰对混凝土早期强度影响初探[J].四川理工学院学报(自然科学版),2001,21(2):15-17.

[3]GB/T50107-2010,混凝土强度检验评定标准[S].

粉煤灰掺量第8篇

目前的研究成果[1]表明将粉煤灰作为一种胶凝材料替代水泥不仅可以提高工程的耐久性, 还可以降低成本减少污染, 所以粉煤灰混凝土被广泛应用于工程建设, 尤其在水利工程中, 在混凝土中加入粉煤灰替代一部分水泥, 可以有效降低混凝土的水化热[2], 并且大掺量的粉煤灰对降低水化热尤为明显, 然而在大量掺入粉煤灰去降低混凝土水化热的同时, 也改变了混凝土的结构组成, 混凝土的其他热学性能也将发生变化, 导温系数是混凝土热学性能参数中非常重要的一项, 要准确分析混凝土的温度-应力场, 准确的导温系数是关键的一环, 在实际的坝工工程中, 为了减小坝体的温度梯度, 也应该选择具有较大导温系数的混凝土作为筑坝材料, 另外, 有研究表明大掺量粉煤灰混凝土可以在渠道衬砌上广泛应用[3], 在冻土地区的渠道建设中, 要求渠道的衬砌拥有良好的隔热性能, 尽量减少下面的渠基土的冻融, 保持渠基的长期稳定性, 那么此时混凝土的导温系数就必须尽量小, 因此对大掺量粉煤灰混凝土的导温系数的变化规律进行研究显得十分迫切。混凝土导温系数是表征混凝土中某一点的温度的扰动传递到另一点的速率的量度, 导温系数又称为热扩散系数, 导温系数α与热系数λ之间存在α=λ/ρc的数学关系, 其中ρ为混凝土的密度, c为混凝土的比热。目前国内外学者主要对导热系数进行了一部分研究, 而直接研究导温系数的很少, 根据文献[4,5,6,7], 混凝土的导热系数与其骨料、孔隙率、干湿状态有密切关系。在导热系数的预估模型研究上, Kim等[8]通过试验回归了导热系数与影响因素间的关系, 但设定了特定的条件;导热系数的代表预测模型有Campbell-Thorne模型[9]和Hanilton-Crosser模型[10], 但它们都是理论模型, 与实际情况有时还有较大误差。因为导热系数和导温系数存在一定的联系, 过去往往根据导热系数计算导温系数, 但是不同混凝土的比热和密度往往不同, 这样导致判断导温系数变化规律和计算结果都不准确。根据以往对混凝土导热系数的研究成果, 本文对大掺量粉煤灰混凝土的导温系数进行试验研究, 探求其变化规律, 基于试验数据回归分析, 提出导温系数的预估模型, 为工程分析提供科学准确的导温系数。

1 试验材料与方法

1.1 试验原材料

(1) 水泥:冀东海德堡 (扶风) 水泥有限公司生产的盾石牌P.O42.5, 其凝结时间、安定性等技术指标均符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关规定[11]。实测3d抗压强度为29.5MPa, 抗折强度为7.1 MPa;28d抗压强度为52.6 MPa, 抗折强度为9.7 MPa。

(2) 集料:粗集料为卵石, 最大粒径DM=31.5mm, 细集料为渭河砂, 细度模数Mx=2.8。

(3) 粉煤灰:选用陕西正元粉煤灰综合利用有限公司生产的Ⅱ级磨细粉煤灰。

(4) 减水剂:所用西安市红旗混凝土外加剂有限公司生产的GJ-1型粉末状高效减水剂, 减水率为20%。

1.2 试验设计

大掺量粉煤灰混凝土可以看做一个多相聚合物, 其各相组成结构是影响导温系数的直接因素, 同时参考相关导热系数研究的文献, 主要研究粉煤灰掺量、水胶比、减水剂掺量、砂率以及骨料的干湿状态对混凝土导温系数的影响规律, 并建立其预估模型。本试验构造了L16 (2144) 混合水平正交表进行试验, 因素水平编码见表1, 试验安排见表2。本试验中, 混凝土假定密度为2 400kg/m3。

注:表中A为粉煤灰掺量;B为水胶比;C为减水剂掺量;D为砂率;E为骨料的干湿状态。

1.3 试验方法

试验测定导温系数的仪器是HR-3S型混凝土热物理参数测定仪, 如图1, 2。

按照所设计的配合比, 称取各组分拌合混凝土, 装入专用的试模, 然后在混凝土试件的中央插入铜制导温棒, 混凝土凝固后拆模, 养护至28d, 由混凝土热物理参数测定仪对其进行水浴加热至试块中心温度大于70℃时为止, 再用恒温冷水对混凝土试块进行降温, 在降温过程中, 用跟踪测试工程软件记录混凝土试块中心温度的变化和冷却水温, 至混凝土中心温度与外界恒温冷水的温度差在5℃范围以内, 测定结束。

根据SL 352-2006《水工混凝土试验规程》[12], 计算得到相对应时刻导温系数的值, 取试件开始冷却后30min~1h内各测值的平均值作为该试件的导温系数。

2 试验结果及分析

2.1 实测导温系数的值

由混凝土热物理参数测定仪跟踪测量混凝土导温试块在降温过程中试块中心的温度变化情况, 得试块的中心温度随时间的变化曲线, 如图3所示。

按照上述试验方法处理数据, 得到不同配合比粉煤灰混凝土导温系数, 计算结果如表2。

2.2 对粉煤灰混凝土导温系数的极差分析与讨论

借助极差分析, 可以得出研究因素对评价指标的影响作用大小, 并得出各因素的最适应用量和配比, 极差分析所得结果见表3。

通过表3所示结果, 可以比较发现砂率对粉煤灰混凝土导温系数的影响最大, 依次是粉煤灰掺量、减水剂掺量、骨料的干湿状态, 水胶比。并且得到混凝土导温系数最大值的最优组合是A1B1C4D4E2, 即水胶比为0.4、粉煤灰掺量为0, 砂率为40%, 减水剂掺量为1.5%, 用饱和面干状态的骨料浇筑的混凝土导温系数最大;得到混凝土导温系数最小值的最优组合是A4B4C1D1E1, 即水胶比0.7、粉煤灰掺量为60%, 砂率25%, 减水剂0%, 用干燥骨料浇筑的混凝土导温系数最小。

注:主次顺序为:DACEB。

为了进一步说明导温系数随其影响因素的变化规律, 建立导温系数的k值与各因素的关系图, 见图4。

由图2中趋势曲线比较分析可知, 在混凝土中掺入粉煤灰会使混凝土的导温系数降低, 由极差分析表3可以看出, 当粉煤灰掺量为0%时, 导温系数的k值为4.153, 当掺入的粉煤灰的量在40%时, 导温系数的k值为4.065, 即粉煤灰从0%增加40%导温系数k值下降0.088, 而当掺入的量超过40%达到60%时, 导温系数k值从4.06下降至3.93, 此时, 粉煤灰只增加了20%, 但导温系数k值就下降0.13, 导温系数下降幅度占总下降幅值的59%, 导温系数下降的速率明显加快。可以看出掺入粉煤灰虽然可以降低水化热, 但也会降低混凝土的导温系数, 所以掺入的粉煤灰的量应该会有个最优值, 可结合绝热温升试验继续研究讨论。

粉煤灰混凝土的导温系数随着水胶比的增大而下降, 水胶比越小, 混凝土的导温系数越大, 通常水胶比越小, 混凝土强度越高, 所以高强度的粉煤灰混凝土的导温系数一般比低强度的要大。

在混凝土中掺入减水剂对粉煤灰混凝土的导温系数有提高的作用, 并且随着掺入的量增加, 导温系数随之增加, 其原因是减水剂一方面可以减少水泥和水的用量, 即减少了砂浆的用量, 砂浆是多孔结构, 气态含量高, 导温系数本身不高, 另一方面减水剂能够明显降低水泥混凝土的孔隙率, 改善孔结构, 增加密实度[13], 空隙率的减少说明混凝土中气相部分含量变小, 而气体的导温系数很小, 减小混凝土的气体含量则导致混凝土导温系数会变大。

当砂率从25%升高到40%时, 粉煤灰混凝土的导温系数增加了36.8%, 导温系数增加十分明显, 这是因为沙子的导温系数本身就较大, 沙子含量增大会拉高混凝土导温系数, 此外当沙子的含量增大时, 可以充分填充粗骨料留下的空隙, 提高混凝土密实性, 使孔隙率变小, 混凝土的导温系数随之提高, 但是随着砂率的提高, 当水泥用量没有变化, 砂浆本身的密实程度就会降低, 导温系数会因为密实度降低而减小, 同时细集料用量增大时, 相对应粗集料的用量会降低, 由于粗集料本身也拥有很好的导温性能, 而且随着材质的不同粗集料的导温系数有时会大于细集料, 所以粗集料过少会降低混凝土的导温系数, 总而言之, 理论上使混凝土的导温系数维持在较大水平时的砂率应该是使混凝土密实度最大的砂率, 但在本次试验中, 未出现导温系数随砂率减小的情况, 推测原因是因为试验设计的最大砂率偏低。

此外, 饱和面干状态的骨料浇筑的粉煤灰混凝土比干燥状态的混凝土导温系数略大。

2.3 粉煤灰混凝土导温系数的方差分析

为了确定各试验因素对粉煤灰混凝土导温系数的影响程度, 找出显著影响粉煤灰混凝土的试验因素, 排除对粉煤灰混凝土无显著影响的试验因素, 因此将试验结果进行方差分析, 分析结果如表4。

对粉煤灰混凝土的导温系数影响的进行方差分析, 如表4所示, 可知水胶比、粉煤灰掺量、砂率、减水剂掺量、骨料的干湿状态对粉煤灰混凝土的导温系数均有显著影响 (0.01

2.4 粉煤灰混凝土导温系数的回归分析

为了对粉煤灰混凝土的导温系数提供预估参考, 对试验所得的导温进行回归分析, 得到回归模型, 如表5、表6。

注:因变量为导温系数Y (m2/h) 。

根据以上分析得到粉煤灰混凝土导温系数的多元回归方程如下式所示:

式中各字母对应参数如表6所示, 各参数适用范围宜为本次试验因素水平所选定的范围。对回归方程进行显著性检验, 查F分布表可知F (0.001, 5, 10) 值为10.48, 由方差分析知:F统计量为584.897, 回归方程的显著性水平达到0.001, 因此回归方程的相关性极显著。

3 结语

(1) 水胶比, 骨料干湿状态对混凝土导温系数具有显著性影响, 砂率、粉煤灰和减水剂含量具有极显著影响, 影响力的顺序为:砂率>粉煤灰掺量>减水剂掺量>骨料干湿状态>水胶比。

(2) 在本次试验条件下, 使粉煤灰混凝土导温系数取得最大值的组合为水胶比为0.4、粉煤灰掺量为0, 砂率为40%, 减水剂掺量为1.5%, 使用饱和面干状态的骨料;得到混凝土导温系数最小值的最优组合为水胶比0.7、粉煤灰掺量为60%, 砂率25%, 减水剂0%, 用干燥骨料浇筑的混凝土。