大掺量粉煤灰对混凝土抗压强度及凝结时间性能影响的试验研究

　　摘要：本文通过对不同粉煤灰掺量的混凝土抗压强度及凝结时间的深度研究，总结粉煤灰掺量对混凝土强度及凝结时间的影响程度，为我公司混凝土配合比设计工作提供相关依据。本文通过正交试验的试验方法，以不同厂家水泥及不同类型的减水剂为基材针对不同掺量的粉煤灰拌制的混凝土进行性能试验，得出相关试验结论。 　　关键词：混凝土 大掺量粉煤灰 抗压强度 凝结时间 　　0引言 　　混凝土中掺入适当比例的粉煤灰不仅对混凝土的和易性有明显改善，并且降低了混凝土的直接成本，对电厂的废弃物粉煤灰进行了废物再利用，但是粉煤灰的掺量在混凝土配合比设计规范的两个版本中只给出了推荐掺量，具体粉煤灰在钢筋混凝土中的使用就需要试验室通过试验对不同掺量粉煤灰的混凝土性能进行评定方能确定既能满足混凝土使用要求，又能符合公司成本控制原则的适宜的掺量。 　　1试验原材料 　　（1）水泥：本试验采用的水泥共两种，一种为甘肃寿鹿山水泥有限责任公司生产的P・O42.5级水泥，具体性能指标如下表1。 　　（2）砂：采用东乡达坂出产的河砂，细度模数u=2.7，属Ⅱ区级配，含泥量0.5%. 　　（3）水：自来水。 　　（4）石子：采用永靖县出产的5-31.5mm连续级配碎石，石粉含量0.2%，压碎指标7.5%。 　　（5）减水剂：采用两种，一种为兰州吉龙化工有限公司生产的萘系高效减水剂，减水率20%，一种为山西凯迪化工有限公司生产的酸系缓凝型高性能减水剂，减水率30%。 　　（5）粉煤灰：本试验采用兰州西固宏大热电有限责任公司生产的Ⅱ级粉煤灰，其物理性能指标见表3。 　　2试验方法 　　2.1试验配合比的确定 　　试验用配合比如表4、表5、表6、表7 　　2.2试件的成型与养护 　　本试验采用ZL60型自落式搅拌机进行机械搅拌，抗压强度试件的成型尺寸为150mm×150mm×150mm。使用人工振捣，龄期分3天、7天、28天、60天及90天，抗压试件成型后进行试件标准养护。 　　2.3试件的性能试验 　　凝结时间测定的试件制作及试验方法按GBT50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中第四章凝结时间测定进行试验。强度试验按GB_T_50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中第六章抗压强度试验进行测试。 　　3试验结果与分析 　　3.1采用萘系减水剂、寿鹿山水泥的配合比中不同掺量粉煤灰对混凝土强度及凝结时间的试验结果如下： 　　从表8可以看出采用寿鹿山水泥与萘系减水剂的配合比随着粉煤灰掺量的逐步提高，混凝土3天、7天、28天强度均成下降趋势，尤其在粉煤灰掺量超过40%时强度下降尤为明显，60天、90天龄期粉煤灰掺量在10%、20%、30%掺量下抗压强度变化不大，与未掺粉煤灰的混凝土强度基本持平，而粉煤灰掺量40%以上的混凝土在60天到90天龄期情况下虽有增长，但比较缓慢，尤其粉煤灰掺量超过50%的时候，强度增长明显放缓。混凝土的凝结时间在粉煤灰掺量越高时凝结时间越长，在粉煤灰掺量达到50%时，混凝土的终凝时间甚至超过了两天。 　　3.2采用萘系减水剂、京兰水泥的配合比中不同掺量粉煤灰对混凝土强度及凝结时间的试验结果如下： 　　从表9我们可以看出虽然水泥厂家发生改变但是粉煤灰掺量的改变引起混凝土强度及凝结时间的变化规律与寿鹿山水泥类似，仅因为京兰水泥自身的凝结时间短强度略低对混凝土的凝结时间有大约1-2小时的缩短，各龄期混凝土抗压强度降低2-3Mpa。 　　3.3采用羧酸减水剂、京寿鹿山水泥的配合比中不同掺量粉煤灰对混凝土强度及凝结时间的试验结果如下： 　　从表10我们可以看出由于羧酸高性能减水剂自身性能的变化对粉煤灰各个掺量的混凝土强度均有1-3Mpa的提高，凝结时间普遍缩短1-3小时，但在粉煤灰掺量超过50%时基本变化不大。 　　3.4采用羧酸减水剂、京寿鹿山水泥的配合比中不同掺量粉煤灰对混凝土强度及凝结时间的试验结果如下： 　　从表10我们可以看出换用京兰水泥后粉煤灰各掺量混凝土强度及凝结时间的变化类似与表9，仅仅因为京兰水泥自身的凝结时间短及强度低对混凝土的抗压强度及凝结时间有相应的影响。 　　3.5原理分析 　　随着粉煤灰掺量的不断提高，混凝土初期强度逐渐降低，分析原因主要是在混凝土凝结硬化初期起到粘接作用的主要是水泥，水泥用量的逐步减少直接导致了混凝土的初期强度低，凝结时间边长，但是粉煤灰中的活性SiO2在水泥水化后会与水化产物Ca（OH）2发生二次水化生成类似于水泥水化产物的水化硅酸钙，从而提高强度，而这个过程普遍发生在混凝土28龄期以后，所以随着粉煤灰掺量的不断加大，虽然前期混凝土强度偏低，但是在60天甚至90天后强度会逐步提高，与不掺加粉煤灰的混凝土强度基本持平。但是在粉煤灰掺量超过50%的时候由于水泥水化产物不足，不足以提供给粉煤灰相应的Ca（OH）2，直接导致高掺量的粉煤灰无法进行二次水化，导致强度偏低，甚至在60-90天内基本无增长。 　　4试验结论 　　1、随着配合比中粉煤灰掺量的不断提高，混凝土的凝结时间逐步加长，在粉煤灰掺量超过50%时凝结时间明显变长，终凝时间甚至超过两天。 　　2、随着配合比中粉煤灰掺量的不断提高，混凝土28天前期抗压强度明显变低，后期强度变化不大，但在粉煤灰掺量高于50%时，混凝土强度明显变低，后期强度基本无增长。 　　参考文献： 　　1 裴锐，张莹婕；粉煤灰与大掺量粉煤灰混凝土[J]；本溪冶金高等专科学校学报；2000年03期 　　2 王书云；粉煤灰混凝土配合比研究[D]；山东大学；2005年 　　3 彭旭；大掺量粉煤灰混凝土性能研究[D]；重庆大学；2005年 　　4 孙氰萍；大掺量粉煤灰混凝土的特性[J]；混凝土；1997年02期