大掺量粉煤灰高性能混凝土配制及分析.pdf

第 3 8卷 第 4期 2 0 1 1年 4月 建筑技术开发 Bui l d i ng Te c hn i qu e De v e l o p me nt Vo 1 3 8。 No 4 Ap r 201 1 大掺 量粉煤 灰 高性 能 混凝 土 配制及 分 析 白文莉 韩学峰 庄海涛 ( 1 聊 城 市鲁铭 建筑检 测有 限公 司， 2 5 2 0 0 0 ； 2 聊城 市经 济技 术开发 区建设局 ) 摘要 粉煤灰 的掺量不是决定大掺量粉煤灰高性能混凝土与 否的关键 ， 大掺量粉 煤灰高性 能混凝 土应该被看作 是 一 种新材料 ， 它具有 自身 的特点 ： 第一 ， 它把粉煤灰看作 同一个 独立组分 ， 根据 工程设计 的要求来 配制 ， 而非 以一个不掺粉煤灰的混凝土配合比为参照物 ， 用粉煤 灰 以一定 比例进 行替代 ； 第二 ， 由于粉煤 灰 自身 比水 泥 对水胶 比更为敏感 ， 他适合使用化学外加剂 ， 使 水胶 比尽 量减小 ， 粉煤 灰对强度 发展 的作 用 明显提 高。配 置 的混凝土 2 8 d 强 度满 足工程设计 的要求 。因此 ， 即使粉 煤灰掺量很 高 ， 但进行 混凝土配制 时 ， 并未将粉煤 灰 作为独立成分或者未使用化学外 加剂的都不能称为大掺 量粉 煤灰 高性 能混凝土 。 关键词 粉煤灰 ； 高性能混凝土 ； 水胶 比 ； 外加剂 中图分类号 T U 5 2 8 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 4 - 0 0 1 9 0 2 1 大掺量粉煤灰高性能混凝 土中粉煤灰掺量 问题 对 于 所谓 大 掺 量 粉煤 灰 高 性 能混 凝 土 这样 一个 问题 尚未 有 确 定 的答 案 。针对 我 国几 十年 来 在 混 凝 土 中粉 煤 灰 平 均 取 代水泥率不超过 1 5 ， 有人提 出粉煤灰取代水 泥率 3 0 以上 ( 包 括 3 0 ) 的混 凝 土 可称 为 大 掺 量 粉 煤 灰 高 性 能 混 凝 土 ； 但 很多国家标准或规程都将粉煤灰掺量为 4 0 作为 上限 ， 规定 很多情况下粉煤灰混凝土掺量不 可超过 4 0 。因此 ， 为粉煤 灰掺量在 4 0 以上的混凝 土定义为大掺量粉煤灰混凝土 比较 合适。有些研究者认为 ， 当胶 凝材料 中粉煤灰用量超 过水泥 用量即粉煤灰掺量大于 5 0 ， 定义为大掺量粉煤灰混凝土 。 2大 掺 量 粉 煤 灰 高 性 能 混 凝 土 配 制 2 1 大掺 量 粉 煤 灰 高性 能混 凝 土 原 材 料 要 求 为 了配 制 性 能 良好 的 混凝 土 ， 大 掺 量 粉 煤 灰 高 性 能 混 凝 土需掺用高效减水剂 。为使混 凝土 的拌合 物具有 一定 的含 气量 ， 改善混凝土 的流动性 ， 一般掺 高效减水剂 的同时 ， 还要 掺 加 引 气 剂 。 大掺量 粉煤灰混 凝土与普 通混凝 土在原材 料方面 最大 的差别是掺人大量 的粉煤 灰。粉煤灰 的掺量 及其 质量 变异 性是配置大掺量 粉煤 灰高性 能混凝 土的关键 。 2 2 大掺 量 粉 煤 灰 高性 能 混 凝 土 配 合 比 的 设 计 正确的混凝 土配合 比设计是混凝 土质量保证 的前提 ， 以 往粉煤 灰配合 比设 计都是 在一 个 已经 确定不 掺粉煤 灰混 凝 土配合 比基 础上 ， 采用 一定 量 的粉 煤灰 等量 或超 量 取代 水 泥 ， 这样的配合 比设 计将粉 煤灰 和水泥 同等看待 ， 而没有 充 分考虑 到两者之 间的差 异 ， 大量研 究资料 表 明， 粉煤 灰对 不 同 龄期 混 凝 土强 度 的 贡 献 同水 泥 是 不 一 致 的 ， 此 外 ， 粉 煤 灰 对 混 凝 土 强 度 的贡 献 还 同水 胶 比密 切 相 关 ( 一 般 随 着 水 胶 比 收 稿 日期 ： 2 0 1 1一 O 1一l 5 作者简介 ： 白文 莉 ( 1 9 6 8 一 ) ， 女 ， 山东 省聊 城人 ， 毕业 于 山东 经济 学 院 ， 大学学历 ， 高级工程师 ， 现从事建材检测工作。 的减小 ， 粉煤 灰对 不同龄期 的贡献 随之增 加 ) 。因而采用 以 往 的配合 比进行设计时显然 已经不在合适。 关 于 大 掺 量 粉 煤 灰 高 性 能 混 凝 土 配 合 比 的设 计 ， 英 国 提 出了一种新 的理念 ， 他将 粉煤灰 作为一 种单独 的组分 ， 将混 凝土 的水胶 比， 灰胶 比( 粉煤灰 一 胶结料 比 ， ( C+ F) ) 和 强 度建立一个三维模型 ， 这样进行大掺量 粉煤灰高性能混凝 土 的配合 比设计时就充分 考虑 了粉煤 灰和水 泥之 间的性质差 异 以及水胶 比对强 度影 响的差 异。等水胶 比平 面显示 当水 胶 比不变时 一 F ( c+F) 的关 系 ， 即粉煤 灰掺 量增加 时 ， 混凝 土强 度下 降 ； 等强度 平面显 示达 到相 同强度 时 ( W ( c+F )一 F ( c+ F) ) 的关 系， 即增加粉煤灰掺 量时 ， 要相应 降低水胶 比， 以保证混凝土强度不变 。 3大掺量粉煤灰 高性能混凝土性能研究 3 1 大掺 量 粉 煤 灰 高性 能 混 凝 土 工 作 性 大掺量粉煤灰高性能混 凝土具 有 良好 的粘 聚性 ， 能减少 用水 。同时 ， 其和 易性与粉 煤灰 的质量 、 外加 剂品种及 掺量 等关系密切。总的来说 ， 只要大掺量粉煤 灰混凝土的配合 比 恰当 ， 搅拌时 间充分 ， 其 工作 性能能够满足不 同工程 的要求。 3 2 大掺 量 粉 煤 灰 高性 能 混 凝 土 强 度 一 般 而 言 ， 混 凝 土 中 掺 粉 煤 灰 后 ， 其 早 期 强 度 一 般 会 随 掺量的增加而降低 。但 大掺量 粉煤灰 高性 能混凝 土中个组 分的配 比可以有较大 的灵活 性 ， 同普通 混凝土 相 比， 大掺量 粉煤灰高性能混凝土 2 8 d后强度还有很 大的增 长。此外 ， 大 掺量粉煤灰高 性能 混凝 土 强度 发展 同温 度密 切相 关 ； 温度 高 ， 其强度发展很快 ， 基本与普通 混凝土强度发展速 度同步 ； 温 度 低 ， 强 度 发 展 速 度 远 低 于 普 通 混 凝 土 。 3 3 大 掺 量 粉 煤 灰 高性 能 混 凝 土 变 形 性 能 大 量 工 程 实 际 表 明 ， 混 凝 土 出现 开 裂 ， 8 0 是 在 承 载 之 前。即混凝土变形受到约束作用而产生的应力超过混凝 土 自 身抗 拉 强 度 时 ， 即产 生 开 裂 。 因 此 混 凝 土 的早 期 变 形 性 能 主 要包括温度变形、 收缩 变形和徐变 变形。大掺 量粉煤灰高性 l 9 第4期 白文莉， 等： 大掺量粉煤灰高性 能混凝土配制及分析 第 3 8卷 能混凝土含有大量粉煤灰 ， 其水化放热导致 的 自身温升 比普 通硅酸盐水泥低 的多 ， 而且普通水泥混凝 土有 明显 的温峰且 达温峰后 温度下降相对较快相比， 大掺量粉煤灰高性能混凝 土的温降不太明显 ， 且达到最大温度不会快速下降 ， 因而温度 变形小 ； 此外 ， 大掺量粉煤灰高性能混凝土弹性模量 同普通混 凝土相当， 其收缩变形和徐变都低于普通混凝 土。因此 ， 可以 认为。 大掺量粉煤灰高性能混凝土具有很好 的抗裂性。 3 4 大掺 量 粉 煤灰 高性 能 混 凝 土耐 化 学侵 蚀 性 大掺量粉煤灰高性能混凝土具有较好的耐侵蚀性 ， 主要 原 因在于 ： 一方面， 大掺量 粉煤灰混凝 土水化过 程中不会形 成 C H相及高铝水 化相 ； 另一方 面 ， 其水化 产生物 主要为低 碱度 C S H凝胶及沸石矿物 ， 他们具有更高的化学稳定 性， 是 大掺量粉煤灰混凝土具有 良好抗化学侵蚀能力 的重要基础 。 此外 ， 大掺量粉煤灰高性 能混凝土具 有 良好 的孔结构 ， 水胶 比相 当时 ， 其总空隙率 与普 通混凝 土接近 ， 但其小孔 及凝胶 孔 比例较高侵蚀介质难以掺人混凝土基体。 4结论 1 ) 大掺量粉煤灰高性能混凝土应该被看作一种新材料 ， 他具有 自身 的特点 ， 粉煤灰的掺量不是定 义大掺量粉煤灰高 性能混凝土与否 的关键。 2 ) 配制大掺量粉煤灰 高性能混 凝土必须将 粉煤灰看 作 一 个独立组分 ， 低品质粉煤灰同样可 以配制 出性 能优 良的大 掺量粉煤灰高性能混凝土 。 3 ) 大掺量粉煤灰高性能混凝土工作性、 强度 达到工程设 计要求 ， 其 抗变形的性能及耐化学侵蚀性好 。 ( 上接第 4页) 续 表 钢柬 P k N Pk k N Y=一I n ( P 尸 k ) x m w 2 l 6 2 l 2 3 4 9 O 3 7 l 0 7 3 1 0 47 l 5 7 l 3 w2 3 6 6 5 2 1 0 3 5 3 2 1 9 1 0 4 7 l 5 7 1 3 w2 4 6 4 6 5 7 0 3 4 6 l 8 9 1 0 4 7 1 5 7 1 3 w 2 9 5 8 1 3 7 5 0 3 61 5 9 3 1 0 4 7 1 5 7 1 3 w 2 1 1 6 8 1 6 6 6 0 3 5 5 0 71 1 0 4 7 1 5 7 1 3 w 2 l 6 2 3 2 3 4 2 0 3 6 6 5 6 5 1 0 4 7 1 5 7 1 3 w 2 3 7 3 5 3 6 0 3 6 0 7 0 8 1 0 4 7 1 5 7 l 3 w 2 4 6 2 6 6 4 0 3 6 2 1 2 9 1 0 4 7 1 5 7 l 3 w 2 9 8 9 1 4 2 2 0 3 6 3 5 1 1 1 0 4 7 1 5 7 l 3 w 2 1 1 5 6 1 6 5 2 0 3 5 6 7 9 8 1 0 4 7 1 5 7l 3 w 2 1 6 1 8 2 3 4 2 0 3 6 9 5 1 9 1 0 4 7 l 5 7l 3 t 2 2 l l 2 l 7 0 0 2 9 9 9 4 0 0 l 5 O t2 4 01 4 l l 0 0 2 6 4 0 3 0 0 l 5 0 t 2 1 0 2 4 1 0 4 9 0 0 2 4 0 3 8 0 0 l 5 O t2 1 3 l 3 l 3 3 5 0 0 l 6 78 9 0 0 l 5 O t2 1 5 8 6 1 5 9 2 0 0 0 3 8 2 3 0 0 l 5 O t 2 2 3 5 2 4 8 0 0 5 6 7 3 9 0 O 1 5 O t 2 4 3 4 4 5 5 0 0 4 7 0 8 8 0 0 1 5 0 t 2 1 0 3 8 l 06 3 0 0 2 3 7 5 7 O 0 l 5 0 t 2 1 3 6 5 1 4 0 3 0 0 2 7 4 5 6 O O 1 5 O t 2 1 5 4 8 l 5 6 2 0 0 0 8 8 9 8 O O l 5 0 t 2 2 2 5 2 4 3 0 0 7 6 1 5 3 O 0 1 5 0 t 2 4 1 5 4 3 8 0 0 5 3 3 0 4 O 0 1 5 0 t 2 9 9 8 l 0 2 8 0 0 3 0 1 2 3 O O 1 5 0 t 2 1 2 7 8 l 2 9 9 0 0 1 6 9 3 2 0 0 l 5 0 t 2 1 5 2 9 1 5 4 5 0 0 1 0 7 4 6 0 O 1 5 0 t 2 3 8 7 4 53 O 1 5 7 4 2 6 0 0 l 5 O t 2 5 7 7 6 5 4 O 1 2 4 9 7 0 0 0 1 5 O t 2 l 1 8 5 1 2 7 3 O 0 71 6 31 0 0 1 5 0 t 2 1 4 2 2 1 4 9 8 O 0 51 8 3 7 0 0 1 5 0 t 2 2 0l 5 2 0 8 6 0 0 3 4 4 0 9 0 0 1 5 0 t 2 4 o o 4 6 2 0 1 4 3 8 3 8 0 0 1 5 0 t 2 5 8 3 6 5 9 O 1 2 2 6l 6 0 0 1 5 O t 2 1 1 5 8 1 2 4 0 0 0 6 8 1 8 7 0 0 1 5 0 t 2 1 4 2 6 1 5 0 5 O 0 5 4 0 8 5 0 0 1 5 0 20 续 表 钢束 p k N Pk k N l ， =一I n ( P P ) 日 x m t 2 2 0 l 4 2 0 7 9 0 0 3 1 5 6 4 0 0 l 5 0 t 2 3 8 7 4 2 4 0 0 9 2 0 4 3 O O l 5 0 t 2 5 7 l 6 28 0 0 9 5 8 0 9 O O l 5 0 t 2 1 1 3l 1 2 0 9 0 0 6 6 1 9 1 0 O 1 5 0 t 2 1 4 7 6 1 5 4 6 O O 4 6 3 0 8 0 0 l 5 0 t 2 2 o 0 9 2 0 6 0 0 0 2 5 1 1 4 O O 1 5 0 将 表l 中 相 应 数 据 代 入 方 程一 l n f 1 = p 0 + h ， 则 解 得 、P k =0 1 6 75， =0 0 0 3 7 3结论 本桥孔道摩 阻试验所得 的孔道每米局部偏差 对摩擦 的 影响系数 为 0 0 0 3 7 ， 预应力 筋与孔 道壁 的摩擦 系数 p 为 0 1 6 7 5 。符合规 范 的范围 0 0 0 6 0 0 0 1 ， 的范围为 0 1 6 0 2 0 。与设计值 比较实测 值 0 0 0 3 7 ， 值 0 1 6 7 5较设计 值 0 0 0 2 4 ， 值 0 1 5 3 7大 ， 则在设计 中考虑 值应放大考 虑。考虑其原 因可能是 为： 1 ) 管道成孔和定位误差 。 2 ) 插入式振捣器对波纹管造成 了损伤 。 3 ) 塑料波纹管采取聚丙烯材料制作 ， 可能会和预应 力筋 产生粘滞性 ， 从而使得摩阻系数增大 。 参考文献 1 李 国平 预应力混凝土结 构设计原理 M 北京 ： 人民交通 出版 社 2 0 0 0 2 中华人民共 和国行业标 准， T B 1 0 0 0 2 12 0 0 5， 铁路桥 涵设计通 用规范 S 北京 中国铁道出版社， 2 0 0 5 3 中华人民共和 国行业标准 ， T B I O 0 0 2 32 0 0 5 ， 铁路桥涵 钢筋混 凝土和预应 力混凝 土结 构设 计规 范 s 北京 中 国铁道 出版 社 2 0 0 5 4 刘志文， 宋一凡 ， 等 空间 曲线 预应力束摩阻 损失参数 J ， 西安 公路交通大学学报 ， 2 0 0 1 ， 2 1 ( 3 )