粉煤灰細度對普通混凝土性能的影響探討

■ 蔡振寅 Cai Zhenyin 張瑞豐 Zhang Ruifeng 傅麗華 Fu Lihua

粉煤灰細度對普通混凝土性能的影響探討

■ 蔡振寅 Cai Zhenyin 張瑞豐 Zhang Ruifeng 傅麗華 Fu Lihua

加入適量的粉煤灰能影響普通混凝土的諸多性能。實驗發現，粉煤灰細度越細，粉煤灰中的活性成分越容易與水泥中的Ca(OH)2結合，使混凝土的塌落度、流動性及保水性越好；同強度、同摻量粉煤灰細度越細，混凝土的抗壓強度越高；粉煤灰品質的提升，會增強混凝土的抗滲性。

粉煤灰；細度；混凝土；坍落度；抗滲性；抗壓強度

0 引言

粉煤灰，亦稱飛灰[1]，是電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末(《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/ T1596—2005)。我國是個產煤和燃煤大國，每年粉煤灰排放數量給生態環境帶來巨大的壓力，因此相關人員對粉煤灰在建筑領域中的應用也投入了大量的精力[2]。混凝土中摻入適量的粉煤灰，可大大減少水泥用量，降低成本，同時也能改善混凝土的和易性，增加混凝土流動度、保水性、施工性，降低混凝土的水化熱反應，提高混凝土抗滲性及抗壓強度。為此，我們選擇了不同細度的粉煤灰，進行了相關的實驗工作。

1 試驗

1.1 試驗設備

儀器設備：混凝土壓力試驗機、混凝土抗滲試驗儀、單臥軸強制式混凝土攪拌機、混凝土試驗用振動臺、電子天平、坍落度筒及搗棒、坍落度擴展度板、1h經時坍落度筒。

1.2 原材料

（1）水泥：華新水泥廠生產的P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥和PⅡ52.5硅酸鹽水泥。

（2）粉煤灰：F類粉煤灰，Ⅰ級灰（細度9.0%）、Ⅱ級灰（細度17.2%）、Ⅲ級灰（細度35.4%、細度44.5%）。

（3）礦粉：上海寶田新型建材有限公司生產的S95級粒化高爐礦渣微粉。

（4）細骨料：符合《普通混凝土用砂、石質量及檢測方法標準》 （JGJ52—2006）要求的天然河砂，Ⅱ區中砂。

（5）細骨料：符合《普通混凝土用砂、石質量及檢測方法標準》（JGJ52—2006）要求的5～25mm連續粒級的碎石。

（6）外加劑：上海建工材料工程有限公司生產的聚羧酸高性能外加劑TX600。

（7）水：符合《混凝土用水標準》（JGJ63—2006）要求的拌合用水，自來水。

1.3 試驗方法

1.3.1 混凝土拌合物性能試驗

按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（GB/ T50080—2002）進行混凝土坍落度或坍落度擴展度、1h經時坍落度、流動性、保水性試驗。

1.3.2 混凝土抗壓試驗

按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/ T50081—2002）進行混凝土抗壓強度試驗。

1.3.3 混凝土抗滲性試驗

按照《普通混凝土長期性能及耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082—2009）進行混凝土抗滲性試驗，采用逐級加壓法進行試驗操作。并按照《混凝土耐久性檢驗評定標準》（JGJT 193—2009）進行抗滲等級評定。

1.4 制作及養護

按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB50081—2002）進行混凝土抗壓試件、混凝土抗滲試件的制作和養護。

表1 混凝土配合比/kgm-3

2 結果與討論

2.1 確立混凝土配合比

根據《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55—2011）進行配置，混凝土配合比應滿足混凝土配制強度及其他力學性能、拌合物性能、長期性能和耐久性能的設計要求。以C20、C25、C30、C35、C40、C45、C507個混凝土設計強度等級及粉煤灰9.0%、17.2%、35.4%、44.5%4個細度組成28個實驗配比，另增加一個基準配比（表1）。

2.2 混凝土拌合物性能及力學性能試驗結果

對28個實驗配比及1個基準配比進行了多項試驗，結果詳見表2，性能測試見圖1～4。

2.3 混凝土拌合物性能及力學性能結果分析

2.3.1 混凝土拌合物性能

從表2得知，實測混凝土坍落度性能尚可。基準C30實測混凝土坍落度與同設計強度等級中加入粉煤灰Ⅰ級灰、Ⅱ級灰差異不大，但1h經時坍落度、流動度、保水性性能不好。實測混凝土坍落度、1h經時坍落度、流動性、保水性等混凝土性能指標對粉煤灰品質要求較高，粉煤灰粗細程度對混凝土工作性影響較大。同一混凝土設計強度等級情況下，粉煤灰細度越細，微顆粒越小,比表面積越大，其需水量越小，相應的粉煤灰中的活性指數越大，粉煤灰中的活性成分也越容易與水泥中的Ca(OH)2結合在一起，使混凝土拌合物實測混凝土坍落度、1h經時坍落度、流動性、保水性越好。粉煤灰細度越粗，其需水量越大，實測混凝土坍落度、1h經時坍落度、流動性、保水性就越差。

2.3.2 混凝土抗壓強度性能

圖1 混凝土實測坍落度

圖2 混凝土抗壓強度

圖3 混凝土抗滲性能

圖4 混凝土1h經時坍落度

從表2得知，基準C30混凝土抗壓強度早期7d抗壓強度提升較快，后期28d抗壓強度與同強度摻入粉煤灰Ⅰ級灰、Ⅱ級灰差異不大，其中Ⅰ級灰對混凝土強度貢獻較多。在同強度、同摻量、不同粉煤灰細度的情況下，混凝土強度會隨著粉煤灰細度變化而變化。粉煤灰細度越細，相應的混凝土抗壓強度越高；粉煤灰細度越粗，相應的混凝土抗壓強度越低。

2.3.3 混凝土抗滲性能

從表2得知，采用逐級加壓法進行試驗。在7個混凝土設計強度等級中摻入Ⅰ級灰、Ⅱ級灰，抗滲性能都優于或相當于基準C30的抗滲性能。其中Ⅰ級灰對混凝土抗滲性能貢獻較多。混凝土中摻入粉煤灰會產生火山灰反應，生成水化硅酸鈣，其填充了混凝土中的孔隙，從而增強了混凝土抗滲性的能力，且隨著粉煤灰品質的提升，混凝土抗滲性會有所增強。

表2 混凝土拌合物性能及力學性能試驗結果

3 結語

（1）粉煤灰細度對混凝土工作性影響較大。粉煤灰細度越細，粉煤灰中的活性成分越容易與水泥中的Ca(OH)2結合在一起，使混凝土拌合物實測混凝土坍落度、1h經時坍落度、流動性、保水性較好。

（2）在同強度、同摻量、不同粉煤灰細度的情況下，混凝土強度會隨著粉煤灰細度變化而變化。粉煤灰細度越細，粉煤灰中的活性指數越大，相應的混凝土抗壓強度越高。

（3）混凝土中摻入粉煤灰會產生火山灰反應，生成水化硅酸鈣，填充了混凝土中的孔隙，隨著粉煤灰細度品質的提升，混凝土抗滲性會有所增強。

（4）從性能及成本考慮，在一般工程建筑使用中，我們建議設計強度等級C30摻入Ⅰ級灰、Ⅱ級灰的混凝土(編號10、11)，其綜合性能較好。

[1]賈德義,赫肖黎,馮賓.粉煤灰改良重粘土地的研究報告[J].粉煤灰綜合利用,1990(1):20-22.

[2]劉艷麗,何志海.淺談粉煤灰對混凝土強度的影響[J].廣東建材,2008(4):36-38.

Discussion on Infl uence of Fineness of Coal Ash on Performance of Normal Concrete

A number of performances of normal concrete can be improved by adding appropriate amount of coal ash. Experiment found that the thinner the coal ash, the easier the active components of coal ash bond with Ca(OH)2in the cement so as to improve the collapsbillity, liquidity and water-retaining property of the concrete; the thinner the coal ash at the same strength and addition amount, the higher the compressive strength of the concrete will be; the anti-permeability of the concrete will be strengthened with improvement of the coal ash quality.

coal ash, fi neness, concrete, collapsbillity, anti-permeability, compressive strength

2016-05-27）

蔡振寅，上海市房地產科學研究院上海房屋質量檢測站助理工程師；張瑞豐，上海建科檢驗有限公司助理工程師；傅麗華，上海市房地產科學研究院高級工程師。