粉煤灰加氣混凝土強度試驗研究

摘要:從有效利用粉煤灰的角度出發，研究了粉煤灰加氣混凝土。試驗測試了含氣量為5.5%的粉煤灰加氣混凝土7d、14d、21d、28d、90d、180d 等各齡期的抗壓強度和劈裂抗拉強度，研究了粉煤灰加氣混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度隨齡期增長的變化規律，總結了混凝土早期強度的發展規律，試驗結果，加氣粉煤灰混凝土28d 的劈裂抗拉強度和抗壓強度分別是180d 的76.73%和78.7%。因此，采用28d 的強度來分析運行期的結構有較大的強度儲備，偏于保守。

關鍵詞:粉煤灰 加氣 強度 試驗

0 引言

粉煤灰混凝土是一種節約資源和能源、有利于環保、滿足可持續發展需要的綠色混凝土。為了適應建筑經濟向環保、節能及高效的方向發展需要，搞好粉煤灰的綜合利用，對減少工業廢渣對環境的污染，化害為利、變廢為寶及節約能源和自然資源等，都具有深遠的意義。為了提高混凝土結構抵抗凍融循環的破壞作用，工程中結合混凝土凍融破壞的機理，在混凝土中加入外加劑，使得混凝土內部引入均勻分布的小氣泡，從而提高混凝土的抗凍耐久性。現行的規范對混凝土的驗收標準主要是建立在標準試塊28d 抗壓強度之上，但是對于分析混凝土結構的施工期和運行期可靠性而言，研究混凝土的早期和長期強度發展規律具有較強的工程實際意義。

1 粉煤灰加氣混凝土優點

1.1 綜合利用，變廢為寶。以年產20萬立米粉煤灰加氣混凝土規模計，每年可以利用粉煤灰10萬噸以上。

1.2 工藝簡便，耗電量少。水泥一礦渣一砂加氣混凝土中的主要原材料砂子和礦渣(占原料總量85%)，必須經過磨細，磨機的耗電量就占全廠用電量的一半，每年還要消耗研磨體240噸左右。粉煤灰加氣混凝土生產中的原材料80%不需要磨細，可直接配料使用，只需磨細少量石灰和石膏，因而與水泥一礦渣一砂加氣混凝土相比約可節省電力30~40%。

1.3 硬化時間短，生產潛力大。水泥一石灰一粉煤灰加氣混凝土澆注后，靜停3小時左右即可硬化切割。因此，粉煤灰加氣混凝土生產潛力大，有利于模具周轉，提高生產效率。

2 試驗設計

2.1 試驗原材料 本試驗用水泥采用某水泥廠生產的山水牌42.5號普通硅酸鹽水泥。粉煤灰采用阜新鑫源粉煤灰建筑材料有限責任公司生產的Ⅰ級粉煤灰。外加劑為松香皂類高效引氣劑。試驗所用細骨料均為天然中砂，粗骨料為碎石，最大粒徑為20mm。

2.2 混凝土配合比及試件 為混凝土每立方米的配合比，粉煤灰取代水泥30%，摻加0.25%的高效引氣劑，混凝土中的含氣量6.3%，不摻加引氣劑的該配比混凝土的含氣量為1.9%。

本次試驗所采用的試件為100×100×100mm 的立方體試件，試件在混凝土標準養護室內進行養護。每個齡期抗壓和劈拉試驗試件分別取多塊，剔出離散性很大的數據，并根據試驗情況增加每組的試塊數量，保證每組試驗得到3 個有效數據。

本文試驗采用氣壓式含氣量測定儀進行混凝土的含氣量的測定。抗壓強度和劈裂抗拉強度試驗在600kN萬能試驗機上進行，根據試驗情況調整試驗機的量程和精度。劈裂抗拉試驗墊條采用直徑為100mm的鋼制弧形墊條，在試件和墊條之間墊以厚3mm 的三合板墊層，試驗時三合板墊層不重復使用。

3 試驗結果及分析

3.1 試驗結果 表1分別列出了加氣粉煤灰混凝土各齡期的抗壓強度、劈裂抗拉強度。可以看出隨著混凝土齡期的增長，混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度均增長，并且隨著齡期的增長，各組試驗各項指標值的離散性逐漸下降，到28d 以后的離散性很小，試驗值均接近均值。21d 以后，混凝土的各項指標增長較為迅速，到90d 增長速度趨緩，但仍穩定增長。

3.2 試驗結果分析

3.2.1 加氣粉煤灰混凝土的抗壓強度 從表1的試驗結果可以看出，隨著齡期的增長，混凝土的抗壓強度單調增長，并且混凝土的抗壓強度在早期強度較低，4d 和7d 強度只分別達到28d 強度的58%和75%;并且混凝土的抗壓強度在90d 齡期以后仍然穩定增長，28d 的抗壓強度只相當于180d 抗壓強度的78.7%。因此，工程中粉煤灰混凝土結構分析時采用28d 齡期的強度，在結構運行期有較大的強度富余，偏于保守。

3.2.2 加氣粉煤灰混凝土的劈裂抗拉強度 從表1的試驗結果可以看出，隨著齡期的增長，混凝土的劈裂抗拉強度單調增長。比較后可以看出，加氣粉煤灰混凝土的初期劈裂抗拉強度增長較抗壓強度要快，在齡期為7d 和14d 混凝土的劈裂抗拉強度分別到28d 的82.3%和94.5%。并且28d 后，劈裂抗拉強度仍然獲得了較大增長，28d 劈裂抗拉強度僅為180d 的76.73%，從這個意義上講，加氣粉煤灰混凝土達到穩定的劈裂抗拉強度較抗壓強度需要更長的時間，并且在分析運行期的加氣粉煤灰混凝土結構時用到28d 劈裂抗拉強度是偏于保守的。

4 結語

本文測試了加氣粉煤灰混凝土從4d 到180d 的各個齡期的抗壓強度和劈裂抗拉強度，所測的混凝土各項指標隨齡期單調增長，并且混凝土強度的離散性逐漸減小。分析了加氣粉煤灰混凝土早齡期抗壓強度的發展規律，為工程中使用加氣粉煤灰混凝土結構作結構分析提供參考。得出采用28d 的強度來分析運行期的結構有較大的強度儲備，偏于保守的結論。

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