粉煤灰摻量對混凝土抗壓強度的影響★

張 龍

(南京理工大學泰州科技學院，江蘇 泰州 225300)

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粉煤灰摻量對混凝土抗壓強度的影響★

張 龍

(南京理工大學泰州科技學院，江蘇 泰州 225300)

為探討粉煤灰適宜摻量對混凝土性能的影響，利用正交試驗，取分別為15%，30%，40%的粉煤灰摻量，對粉煤灰混凝土7 d和28 d的抗壓強度進行了研究，試驗結果表明，粉煤灰摻量為40%時對普通混凝土較為適宜。

粉煤灰混凝土，抗壓強度，摻量，配合比

1 概述

1.1 國內外粉煤灰混凝土的發展情況

粉煤灰主要是燃煤發電的產物。原煤在爐中經過1 200 ℃～1 600 ℃的高溫燃燒，經過燃燒、打磨，產生了灰渣(主要成分是玻璃相)，其主要成分為SiO2，Al2O3，Fe2O3，這些礦物成分部分以不穩定的玻璃體形式存在，可以用來改善水泥的性能，擴大使用范圍，降低經濟成本[1]。

20世紀90年代初，全球粉煤灰的排放量在4.89×108t左右，利用率在36.4%左右。混凝土中摻入一定量的粉煤灰，成為粉煤灰有效利用的主要有效方式之一,我國很早就開始了對粉煤灰在混凝土中應用技術試驗研究[2]。

1958年，國務院建設部門做出規定：將適量粉煤灰摻入水泥熟料中生產水泥。伴隨著社會發展，科研力量的提高，粉煤灰混凝土在工程領域開始了廣泛的應用，效果顯著。

進入90年代，經濟發展，人們開始注重對自然環境的保護，地球環境的保護，尋求與自然的和諧一體，走可持續發展之路，專家指出綠色混凝土是21世紀混凝土的發展方向[3]。

1.2 本文研究的內容、目的和意義

本課題根據中低強度級別粉煤灰在生活中的實際使用情況，對不同摻入量的粉煤灰強度性能進行針對性研究，研究內容如下：

1)通過調查國內外研究現狀，為本課題研究提供了依據；

2)分析粉煤灰形成機理以及粉煤灰混凝土強度影響因素，重點分析C20，C25，C30三個級別的粉煤灰在摻入量為15%，30%，40%配合比情況下的影響；

3)確定粉煤灰配合比、設計強度等級、研究粉煤灰最佳比例，找出其不同條件下的強度影響規律。

2 粉煤灰混凝土基準配合比的確定

粉煤灰混凝土取代率的計算實例，以C20級粉煤灰混凝土(取代率為15%)的計算為例：粉煤灰取代水泥量：mf1=mco·f%=0.3kg；超量部分質量：mf2=mf1(1-δf)=3.06；總摻量：mf=mf1+mf2=0.3+3.06=3.36kg；水泥用量：3.06kg；砂子用量：6.48kg。

C20，C25，C30級粉煤灰混凝土的配比。

C25，C30級均按照此公式計算，計算過程略。表1～表3是C20，C25，C30三個強度級別的混凝土在取代率為15%，30%，40%時的計算結果。

表1 取代率為15%的配比

表2 取代率為30%的配比

表3 取代率為40%的配比

3 相同標號的普通粉煤灰混凝土試驗

本文主要講述了相同標號的粉煤灰混凝土在試驗后，取得的結果測試值，以及數據的整合分析及實驗結論。

3.1 抗壓強度測定以及數據整合分析

12組試塊經過28 d的標準條件養護(未滿28 d，采用公式折合成強度標準值)，C20，C25，C30三個等級的混凝土在粉煤灰取代率為15%，30%，40%時的強度測試，得到的具體強度標準值。表4是根據抗壓強度的測定，得到標準試驗最終數據。

表4 試驗原始數據

表5為按公式fcc=F/A計算得到的數據值轉化成抗壓強度值[5]。

表6為整合數據后所得的值。

3.2 數據分析

根據試驗所得數據，選出合格的數值，圖1～圖3采用描點法，繪制出相同標號的粉煤灰混凝土在15%，30%，40%三個強度等級下的混凝土強度。

表5 轉化成抗壓強度值

表6 整合數據后的所得值

根據圖1可以看出：C20級粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率為15%時，抗壓強度最小，取代率在15%時抗壓強度值降低為原始值的12.4%；40%時抗壓強度最大，取代率在40%時的抗壓強度值提高原始值的0.6%，達到標準強度測試值。

根據圖2可以看出：C25級粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率為15%時，取代率在15%時抗壓強度值降低為原始值的8.4%；40%時抗壓強度最大，取代率在40%時的抗壓強度值提高原始值的0.7%，達到標準強度測試值。

根據圖3可以看出：C30級粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率為15%時，取代率在15%時抗壓強度值降低為原始值的15.6%左右；40%時抗壓強度最大，取代率在40%時的抗壓強度值提高原始

值的0.8%，達到標準強度測試值。

4 結語

本文通過對比試驗，取不同粉煤灰摻量進行試驗，對粉煤灰混凝土28 d(通過公式換算)抗壓強度進行試驗研究，試驗數據加以總結歸納，主要得到以下結論：

1)在混凝土中摻入一定量的粉煤灰可以提高混凝土的抗壓強度。本次采用的粉煤灰為Ⅱ級灰，在混凝土中摻入適量粉煤灰，使混凝土內部不斷進行水化，并通過所生成的水化物填充混凝土內部的缺陷與透水、透氣孔道，能夠提高混凝土的不透氣性和致密性，促使混凝土強度持續增長。

2)粉煤灰混凝土初始強度不高，后來隨著齡期的增長強度逐步增高。粉煤灰混凝土的強度隨粉煤灰摻入量的增加，其早期強度比標準混凝土的強度低，但是其增長速率快，到中后期達到并超過標準混凝土。

3)粉煤灰可以提高混凝土的后期強度，混凝土在粉煤灰內部化學組成的作用下，提高了后期強度值，通過設計書中的試驗結果我們可以發現：28 d標準條件養護下測試出的抗壓強度與基準混凝土的強度值近似，這說明粉煤灰混凝土具有無可比擬的優越性。

4)從經濟性方面分析，以強度與成本的比例為考核指標進行評價，從經濟效益方面看：粉煤灰的價格遠低于水泥，且粉煤灰摻量為40%時，粉煤灰混凝土的強度最接近于標配混凝土強度，且價格最低，因此說明粉煤灰的最佳摻量為40%。

5)粉煤灰摻入量40%時，強度值最接近標準強度測試值，因此推斷：摻入量為40%是粉煤灰混凝土強度的中間值，粉煤灰摻加比例若高于40%，則粉煤灰強度會變低。

本文對粉煤灰混凝土28 d的抗壓強度進行了試驗探究，但由于本人的專業水平有限，尚存在一些問題有待研究：

1)對粉煤灰摻量的取值范圍比較小(本次試驗粉煤灰取代量的變化值為15%，30%，40%)，找到一定的規律，但是還需要進一步更為細致的試驗研究。

2)相同取代率的粉煤灰混凝土標號越高，其強度越大。需進一步研究摻入粉煤灰對高強度混凝土抗壓強度性能的研究。

3)有待分析高效減水劑對粉煤灰混凝土的作用機理，以及高效減水劑對粉煤灰混凝土其他性能的影響，如耐久性等。

4)本次試驗試件都是在標準養護條件下進行，但實際工程中，由于存在溫度、濕度、尺寸條件變化差異，混凝土性能值得進一步研究。

[1] 孫氰萍.大摻量粉煤灰混凝土的特性[J].混凝土，2007(2):16-23.

[2] 王海龍，申向東.粉煤灰對輕骨料混凝土耐久性影響的試驗研究[J].新型建筑材料，2009(12)：96-98.

[3] 吳正嚴.粉煤灰混凝土的發展方興未艾[J].粉煤灰，2000(1):36-39.

[4] 魯麗華，潘桂生，陳四利，等.不同摻量粉煤灰混凝土的強度試驗[J].沈陽工業大學學報，2009(7)：115-117.

[5] 李崇智.大摻量粉煤灰混凝土的強度推測及正交試驗線性分析[J].混凝土，2001(1):25-28.

[6] GB/T 50081—2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

On influence of fly ash mixture on concrete compression strength★

Zhang Long

(TaizhouCollegeofScienceandTechnology,NanjingUniversityofTechnology,Taizhou225300,China)

In order to explore the influence of the adequate mixture of the fly ash on the concrete performance, the paper adopts the orthogonal test with fly ash mixture whose volumes are 15%, 30% and 40%, researches the compression strength of 7 d and 28 d fly ash concrete, and proves by the test result that the fly ash with 40% is proper for common concrete.

fly ash concrete, compression strength, mixing volume, proportional ratio

1009-6825(2016)28-0113-03

2016-07-27 ★ :泰州市科技支撐計劃(社會發展)項目(項目編號：SSF20150055)

張 龍(1988- )，男，助教

TU528

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