粉煤灰對高性能混凝土強度和電通量的影響

(中鐵建二十二局集團第四工程有限公司，河北 高碑店 074000)

0 引言

在高性能混凝土中，粉煤灰作為摻合料應用越來越廣泛，主要是由于其形態效應、活性效應、微集料效應，使混凝土(其中含有鋁硅酸鹽玻璃微珠)具有良好的潤滑流動作用，增加了和易性;其次是SiO2，Al2O3與水泥的水化產物反應，生成了水化硅酸鈣和水及鋁酸鈣，減小了混凝土的孔隙率，改善了混凝土的結構，使其更加致密;再就是由于其顆粒粒徑都在45 μm以下，填充在水泥顆粒中間，增加了混凝土的密實度，并且有利于混合物的水化反應;這些效應在一定的范圍內，使混凝土的強度增加電通量大大降低，保證了混凝土的抗蝕耐久性，并且降低了單位成本。

我局承建的湘桂鐵路擴改工程柳南和南黎鐵路三標段是南寧北上和東出的兩條鐵路大動脈，全長64.135 km，有橋梁58座，其中特大橋14座，涵洞51座，隧道9座，預制32 m箱梁1 103孔，強度等級從C15～C50(其中C15～C40采用56 d強度評定)，全部采用高性能耐久性混凝土，并且樁基、承臺、墩身、仰拱和二襯設計等級都為C35，為此我們以C35混凝土中不同粉煤灰的摻量進行試驗。

1 試驗原材料

1)本試驗所選用的水泥為廣西華潤紅水河P.O42.5水泥，其性能指標見表1。

表1 P.O42.5水泥性能指標

表2 Ⅱ級粉煤灰性能指標%

3)試驗所用的細骨料為貴港木梓鎮砂場的中砂，試驗結果如 表3所示。

表3 中砂試驗結果

4)試驗所用的粗骨料為黎塘帽子村碎石場生產的5 mm～ 31.5 mm連續級配的碎石，試驗結果見表4。

表4 碎石試驗結果%

5)試驗所用的高效減水劑為深圳五山建材有限公司生產的WS-PC聚羧酸減水劑，其性能見表5。

表5 WS-PC聚羧酸減水劑性能指標%

6)試驗拌合用水為井水，符合拌合用水的要求，所有的原材料都符合高性能混凝土的要求。

2 試驗所用的配合比

我們選用了不同摻量的粉煤灰取代膠凝材料按表6進行了混凝土的試拌，拌合物坍落度呈現出一個規律性的變化，隨著摻量的增加，流動性加大，到了一定的程度后又在減小。

表6 試驗所用配合比

3 抗壓強度及電通量

成型的混凝土試件經過標養，7 d，28 d，56 d進行抗壓和56 d電通量試驗，試驗數值見表7。

表7 試驗數值

4 試驗結果分析

1)強度的變化如圖1所示。

在水膠比相同的條件下，隨著粉煤灰摻量的增加，7 d的抗壓強度，呈現出降低的趨勢，從 39.0 MPa降到 18.3 MPa，降低了53%;前期混凝土的強度增長主要依靠水泥的水化來完成。28 d粉煤灰的活性效應逐漸顯現，強度都有顯著的增加。摻量從0%～35%，強度的差值不大，但在25%～35%之間有一定的優勢，摻量在35%以后強度從44.5 MPa降到33.8 MPa，降低了24%。56 d粉煤灰的強度效應充分表現出來，在5%～35%之間，摻加粉煤灰的混凝土強度明顯高于不摻的，隨著摻量的增加強度也在升高;但到了35%以后，強度又呈降低的趨勢。從圖1可以看出25%的摻量28 d 45.9 MPa，56 d 53.0 MPa，都是強度的最大值，25%是粉煤灰的最佳摻量。在不摻加粉煤灰的混凝土中，28 d比7 d增加了10%，56 d的強度也比28 d的強度增加了8%，混凝土7 d強度上升較快，此時水泥的水化反應速度快，一定要加強養護，但后期也有所增加，管理不可忽視。而在25%的摻量中，28 d的強度比7 d增加了52%，56 d比28 d增加了15%，混凝土在7 d以后上升較快，主要是粉煤灰的二次水化反應開始，增加了水泥石的強度。在后期的56 d強度中，摻加25%粉煤灰的混凝土強度比不摻的增加了13%，粉煤灰對混凝土的強度優勢充分的表現出來。

2)56 d的電通量變化趨勢如圖2所示。

從圖2中可以看出隨著粉煤灰摻量的增加，電通量先是減小，30%是最低值，隨后隨著摻量的增加電通量又開始增加，30%是最佳粉煤灰摻量，56 d的電通量比純水泥的降低63.6%。可見粉煤灰的摻入大大的降低了混凝土內部的孔隙率，使混凝土變得致密，有效地降低了氯離子的滲透性，但并不是摻量越大越好，達到一定的極限后，電通量又有一定的增加，但比不摻加粉煤灰的混凝土的電通量仍要低很多，粉煤灰對降低混凝土電通量起到了很大的作用。

5 結語

在本試驗中，粉煤灰摻量為25%時強度最高，在30%時電通量最小，考慮到混凝土結構設計使用年限為100年，當地的環境條件為H1，T2，我們選用30%的粉煤灰作為膠凝材料的摻量，從而有效的提高了混凝土的高強度、高耐久性和經濟適用性的要求，為湘桂鐵路混凝土的選配提供了參考數據。

[1] JGJ 55-2005，普通混凝土配合比設計規程[S].

[2] GB/T 1596-2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[3] TB 10424-2010，鐵路混凝土工程施工質量驗收標準[S].

[4] TZ 212-2005，客運專線混凝土工程施工技術指南[S].

[5] 科技基(2005)101號，客運專線高性能混凝土暫行技術條件[S].