粉煤灰不同摻量、養護條件對混凝土性能和粉煤灰影響系數的研究

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的不斷進步，粉煤灰已經作為一種必不可少的原料，在混凝土中摻入適量的優質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、提高混凝土后期強度、減少大體積混凝土結構裂縫、提高混凝土耐久性并獲得較低經濟成本。但由于粉煤灰在混凝土中早期活性低，水化反應開始時間晚，造成混凝土早期強度偏低，混凝土強度不能滿足工程進度要求，而施工現場又不能很好的滿足混凝土的養護要求。因此依據《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2000 的有關規定采用粉煤灰超量取代水泥的方法來設計混凝土配合比，以期在獲得優異性能的同時，還能滿足工程施工的進度要求。而在2011年12月1日開始實施的新版《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011，在混凝土配合比設計方面最大的差別在于以“水膠比”取代“水灰比”、以膠凝材料28d 膠砂抗壓強度取代水泥28d 膠砂抗壓強度，用粉煤灰影響系數取代粉煤灰超量系數來確定單方混凝土中粉煤灰的用量。其中膠凝材料膠砂應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 抗壓強度比稱為粉煤灰影響系數，當無實測值時應按標準中所給出數值并結合粉煤灰質量進行計算。

目前北京市場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，為此筆者公司試驗室根據新版標準的要求并結合站內原材料實際情況，測試了不同摻量下的粉煤灰影響系數，并研究了其與混凝土抗壓強度的相關性，同時比較了不同養護制度下的粉煤灰混凝土的強度性能。

2 原材料

細骨料：涿州眾興河砂，細度模數為2.6，泥塊含量0.4%，含泥量1.4%，級配區為Ⅱ區。

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%，級配合格。

粉煤灰：榮光偉業Ⅱ級粉煤灰，細度16.5%，燒失量5.4%，需水量比100%。

水泥：金隅太行P·O42.5 水泥，3d 膠砂抗壓強度28.4MPa、28d 膠砂抗壓強度50.3MPa，初凝2h20min，終凝4h35min，標準稠度用水量28.6%，安定性合格。

防凍劑：北京住邦ZB-1防凍劑，規定溫度-10℃，性能優異，質量穩定。

3 試驗配比及數據

本試驗分為膠砂和混凝土兩部分，由膠砂試驗確定粉煤灰影響系數之后通過混凝土試驗了解不同粉煤灰摻量對混凝土抗壓強度、出機坍落度等的影響，并比較了兩種不同養護條件即標準養護條件（以下簡稱標準）和模擬施工現場養護條件（以下簡稱模擬）粉煤灰混凝土的抗壓強度及增長幅度。

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

表1 粉煤灰影響系數

表2 混凝土性能試驗數據

4 試驗結果分析

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

（2）根據表1、2 中試驗數據并結合圖1可知混凝土標準養護條件下28d 時，各組粉煤灰混凝土與純水泥混凝土抗壓強度之比，均高于相對應的粉煤灰影響系數，而在模擬施工養護條件下28d 抗壓強度比以粉煤灰摻量20%為界，左側折線高于粉煤灰影響系數，右側折線低于粉煤灰影響系數。

圖1 不同養護條件下混凝土28d 抗壓強度比與粉煤灰影響系數的比較

（3）圖2表示養護條件不同粉煤灰摻量相同的混凝土的28d 抗壓強度比（模擬養護與標準養護28d 抗壓強度之比），可以看出當粉煤灰摻量不大于20%時，28d 抗壓強度比與純水泥混凝土處于同一水平，當粉煤灰摻量超過20%時，28d 抗壓強度比顯著下降。

圖2 不同養護條件下混凝土28d 抗壓強度比

（4）圖3顯示了在兩種養護條件下，粉煤灰混凝土的抗壓強度比增長率K 及其在不同粉煤灰摻量下的變化趨勢，見式（1）。

從數據及線性關系可以看出，標準養護條件下粉煤灰混凝土的抗壓強度比增長率隨粉煤灰摻量的增加而上升，在自然

圖3 混凝土抗壓強度比增長率

（1）通過試驗表明，新規范中的粉煤灰影響系數可以較好的標準養護粉煤灰混凝土的28d 抗壓強度，而在非標準養護條件下，當粉煤灰摻量大于20%時，粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強度比明顯低于粉煤灰影響系數。

（2）粉煤灰摻量不高于20%時，不同養護條件下粉煤灰混凝土與純水泥混凝土28d 抗壓強度比基本相同，但當摻量高于20%時，粉煤灰混凝土比值急劇下降，進行混凝土配合比設計時應對粉煤灰摻量進行控制，防止實際結構強度與標準養護試件強度差異過大。

（3）各摻量模擬施工現場養護粉煤灰混凝土抗壓強度增長率K 處于同一水平，但隨粉煤灰摻量的增加而下降，但進行標準養護時，則明顯上升。因此采用粉煤灰作為膠凝材料的混凝土應盡量延長養護時間，保持混凝土結構的濕度、溫度以發揮粉煤灰后期活性大的特點，保證工程質量。