粉煤灰不同摻量、養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土性能和粉煤灰影響系數(shù)的研究

楚建平，羅鑫

（北京澤天宇混凝土有限公司，北京102613）

1 前言

隨著自然資源的日益緊張和技術(shù)的不斷進(jìn)步，粉煤灰已經(jīng)作為一種必不可少的原料，在混凝土中摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰部分取代水泥作為膠凝材料可以改善混凝土和易性、提高混凝土后期強(qiáng)度、減少大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、提高混凝土耐久性并獲得較低經(jīng)濟(jì)成本。但由于粉煤灰在混凝土中早期活性低，水化反應(yīng)開始時(shí)間晚，造成混凝土早期強(qiáng)度偏低，混凝土強(qiáng)度不能滿足工程進(jìn)度要求，而施工現(xiàn)場(chǎng)又不能很好的滿足混凝土的養(yǎng)護(hù)要求。因此依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000 的有關(guān)規(guī)定采用粉煤灰超量取代水泥的方法來設(shè)計(jì)混凝土配合比，以期在獲得優(yōu)異性能的同時(shí)，還能滿足工程施工的進(jìn)度要求。而在2011年12月1日開始實(shí)施的新版《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011，在混凝土配合比設(shè)計(jì)方面最大的差別在于以“水膠比”取代“水灰比”、以膠凝材料28d 膠砂抗壓強(qiáng)度取代水泥28d 膠砂抗壓強(qiáng)度，用粉煤灰影響系數(shù)取代粉煤灰超量系數(shù)來確定單方混凝土中粉煤灰的用量。其中膠凝材料膠砂應(yīng)以與混凝土相同比例的水泥-粉煤灰拌制，其與純水泥膠砂的28d 抗壓強(qiáng)度比稱為粉煤灰影響系數(shù)，當(dāng)無實(shí)測(cè)值時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)中所給出數(shù)值并結(jié)合粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

目前北京市場(chǎng)上的所有普通商品混凝土大都采用粉煤灰作為膠凝材料的一種，為此筆者公司試驗(yàn)室根據(jù)新版標(biāo)準(zhǔn)的要求并結(jié)合站內(nèi)原材料實(shí)際情況，測(cè)試了不同摻量下的粉煤灰影響系數(shù)，并研究了其與混凝土抗壓強(qiáng)度的相關(guān)性，同時(shí)比較了不同養(yǎng)護(hù)制度下的粉煤灰混凝土的強(qiáng)度性能。

2 原材料

細(xì)骨料：涿州眾興河砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，泥塊含量0.4%，含泥量1.4%，級(jí)配區(qū)為Ⅱ區(qū)。

粗骨料：涿州眾興卵碎石，含泥量0.6%，泥塊含0.2%，壓碎指4.1%,針片狀含量5.0%，級(jí)配合格。

粉煤灰：榮光偉業(yè)Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度16.5%，燒失量5.4%，需水量比100%。

水泥：金隅太行P·O42.5 水泥，3d 膠砂抗壓強(qiáng)度28.4MPa、28d 膠砂抗壓強(qiáng)度50.3MPa，初凝2h20min，終凝4h35min，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量28.6%，安定性合格。

防凍劑：北京住邦ZB-1防凍劑，規(guī)定溫度-10℃，性能優(yōu)異，質(zhì)量穩(wěn)定。

3 試驗(yàn)配比及數(shù)據(jù)

本試驗(yàn)分為膠砂和混凝土兩部分，由膠砂試驗(yàn)確定粉煤灰影響系數(shù)之后通過混凝土試驗(yàn)了解不同粉煤灰摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、出機(jī)坍落度等的影響，并比較了兩種不同養(yǎng)護(hù)條件即標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)）和模擬施工現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)條件（以下簡(jiǎn)稱模擬）粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度及增長(zhǎng)幅度。

混凝土配合比共6 組，以北京市場(chǎng)上常用的C30 混凝土為依據(jù)，膠凝材料總量為380kg/m3，水膠比0.48，砂率48%，粉煤灰摻量0%～50%，膠砂部分依據(jù)水泥膠砂強(qiáng)度配比，共6 組，粉煤灰摻量0%～50%。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見表1、2。

表1 粉煤灰影響系數(shù)

表2 混凝土性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）表2中出機(jī)坍落度反映了在相同條件下粉煤灰不同摻量對(duì)混凝土出機(jī)流動(dòng)性的影響，當(dāng)粉煤灰摻量在20%～40%時(shí)，混凝土具有較好的出機(jī)流動(dòng)性。

（2）根據(jù)表1、2 中試驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合圖1可知混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28d 時(shí)，各組粉煤灰混凝土與純水泥混凝土抗壓強(qiáng)度之比，均高于相對(duì)應(yīng)的粉煤灰影響系數(shù)，而在模擬施工養(yǎng)護(hù)條件下28d 抗壓強(qiáng)度比以粉煤灰摻量20%為界，左側(cè)折線高于粉煤灰影響系數(shù)，右側(cè)折線低于粉煤灰影響系數(shù)。

圖1 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比與粉煤灰影響系數(shù)的比較

（3）圖2表示養(yǎng)護(hù)條件不同粉煤灰摻量相同的混凝土的28d 抗壓強(qiáng)度比（模擬養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 抗壓強(qiáng)度之比），可以看出當(dāng)粉煤灰摻量不大于20%時(shí)，28d 抗壓強(qiáng)度比與純水泥混凝土處于同一水平，當(dāng)粉煤灰摻量超過20%時(shí)，28d 抗壓強(qiáng)度比顯著下降。

圖2 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比

（4）圖3顯示了在兩種養(yǎng)護(hù)條件下，粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度比增長(zhǎng)率K 及其在不同粉煤灰摻量下的變化趨勢(shì)，見式（1）。

從數(shù)據(jù)及線性關(guān)系可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度比增長(zhǎng)率隨粉煤灰摻量的增加而上升，在自然

圖3 混凝土抗壓強(qiáng)度比增長(zhǎng)率

（1）通過試驗(yàn)表明，新規(guī)范中的粉煤灰影響系數(shù)可以較好的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)粉煤灰混凝土的28d 抗壓強(qiáng)度，而在非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，當(dāng)粉煤灰摻量大于20%時(shí)，粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比明顯低于粉煤灰影響系數(shù)。

（2）粉煤灰摻量不高于20%時(shí)，不同養(yǎng)護(hù)條件下粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強(qiáng)度比基本相同，但當(dāng)摻量高于20%時(shí)，粉煤灰混凝土比值急劇下降，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)粉煤灰摻量進(jìn)行控制，防止實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度差異過大。

（3）各摻量模擬施工現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率K 處于同一水平，但隨粉煤灰摻量的增加而下降，但進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)，則明顯上升。因此采用粉煤灰作為膠凝材料的混凝土應(yīng)盡量延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保持混凝土結(jié)構(gòu)的濕度、溫度以發(fā)揮粉煤灰后期活性大的特點(diǎn)，保證工程質(zhì)量。