新拌液態粉煤灰收縮變形的試驗研究

胡清華 毛萱 王瑞 李棟國

（1.長春工程學院 土木工程學院，吉林 長春 130012；2.吉林省昊天建筑加固有限公司，吉林 長春 130012）

新拌液態粉煤灰在稠度、抗壓強度試驗中表現良好，是一種優秀的路橋臺背填筑材料。而新拌液態粉煤灰中有大量的水分存在，當水分經反應、蒸發等一系列過程后，混合物后期會產生一定的收縮變形。

材料收縮變形主要分為溫度收縮、干燥收縮及自收縮等。溫度收縮在大體積試件譬如混凝土中影響較大［1］。一般情況下，自收縮變形量較小，試驗所測得的收縮值為干燥收縮和自收縮值的綜合［2］。

本文以新拌液態粉煤灰為對象，通過不同配比不同齡期下混合料的收縮變形情況，研究其收縮變形規律，尋找降低變形收縮的辦法，為以后新拌液態粉煤灰的研究和實踐奠定基礎。

1 材料設計及試驗方法

1.1 試驗原材料

粉煤灰：長春某電廠的Ⅲ級粉煤灰。水泥：吉林亞泰鼎鹿P·O42.5R普通硅酸鹽水泥。石灰：長春本地生石灰消解后得到的熟石灰。水：實驗室自來水。

1.2 試驗方法

在之前的新拌液態粉煤灰配合比研究中已經表明，當水泥含量6% ～8%，石灰含量4% ～8%、含水量為62%時，新拌液態粉煤灰流動性及抗壓強度表現優異。本文選取該取值范圍內的配合比作為初始試驗配合比。參考相關論文研究［3，4］及試驗規程，采用40×40×160mm的長方體試模養護7d后拆模，記錄初始長度后，分別測試記錄試件在室內養護7d、14 d、28d、56d、90d后的長度。

2 結果分析

取不同水泥含量、不同石灰含量配比的收縮平均值繪制混合物的觀測天數-收縮值關系圖，如圖1所示。對圖1分析可以看出，隨著觀測時間的增加，混合物的收縮值呈上升趨勢。在齡期為7d至28d時，混合物水分迅速蒸發，同時伴隨著水化反應，混合物的收縮速率最快。28d至56d時，隨著反應速度變慢，水分蒸發變緩，收縮值的變化速率降低。當齡期從56d到90d時，混合物的收縮值變化已經趨于平緩。前28d齡期的收縮值占據新拌液態粉煤灰收縮總值的67%左右，因此在現場施工的前期需要做好養護工作，避免因為水分流失而導致的收縮變形。

從圖1（a）中可以看出隨著水泥含量從6%增加到8%，混合物的收縮值呈跳躍式的上升，因為水泥的增加使得水化反應增加，水分大量減少，混合物的收縮增大。在圖1（b）中，隨著石灰含量的增加，混合物的收縮均有一定程度的降低，可以得知石灰含量的增加對新拌液態粉煤灰的收縮起著良好的抑制作用。這主要歸因于消石灰的加入給混合物提供了堿性環境，減少了游離水的蒸發，進而減少了由于水分蒸發而產生的收縮變形。

圖1 （a）水泥-收縮值關系圖.（b）石灰-收縮值關系圖

為了進一步探究水泥、石灰含量對混合物收縮變形的影響，選取混合物90d收縮變化率進行波動指數分析，結果如表1所示。

表1 新拌液態粉煤灰收縮率的極差、方差及標準差

由表1可知，水泥含量變化的標準差是石灰含量變化的10倍左右，水泥含量對新拌液態粉煤灰收縮變形的影響遠大于石灰。

上述結論表明水泥、石灰、粉煤灰含量為6∶4∶90和6∶8∶86的兩組配合比收縮變形表現更為良好。但考慮到因石灰含量增加而減少的變形收縮值不大，為降低工程成本，水泥、石灰、粉煤灰含量為6∶4∶90時為最優配合比。

3 結語

本文通過收縮變形試驗對混合料的收縮變形進行研究，得到了以下結論：

1）新拌液態粉煤灰的收縮變形值隨時間的增加而增長；收縮變形主要集中在前28天，應做好早期養護工作。

2）水泥的增加會加劇混合物的收縮變形，摻入消石灰的新拌液態粉煤灰試件能明顯抑制混合物的收縮變形。

3）在混合物收縮變形時，水泥的權重大于石灰，實際施工時應控制水泥用量，在降低施工成本的同時更利于現場施工，配合比為6∶4∶90最為合適。