大掺量粉煤灰混凝土试验研究.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 0 9 0 3 实验研 究 大掺量粉煤灰混凝土试验研究 E x p e r i me n t a l S t u d y o f Hi g h V o l u me F l y As h Co n c r e t e 马海英 ( 上海 建筑科学研究院 ( 集 团)有 限公司， 上海 2 0 0 0 3 2 ) 摘要：为研究 大掺 量粉煤 灰混凝 土 ，对采 用强度等 级 5 2 5硅 酸盐水 泥配制 大掺 量粉煤 灰混凝 土、不掺粉 煤灰混凝 土 以及 强度 等 级 4 2 5普 通硅酸 盐水泥 配制的混凝 土进行 混凝 土 力学性 能 、长期 性能 、耐久性和 绝热 温升 试验 ，绘 制相应 的曲线 ，以验 证采用强度等级 5 2 5硅酸盐水泥配制大掺量粉煤灰混凝土的可行性。 关键 词 ：大掺量 粉煤 灰混凝 土 ；力 学性 能 ；长期性 能 ；耐久性 ；绝热 温升 中图 分 类 号 ：TU5 2 8 2 文献 标 识 码 ：A 0前 言 粉煤灰作为拌制混凝土的掺合料已广为采用，随着 工业的发展，粉煤灰排放量逐年增加，合理应用粉煤灰 表 1 外加剂基本性能 能节约资源，保护环境。但采用 4 2 5 普通硅酸盐水泥掺 1 2 混凝 土 配合 比 加大量的粉煤灰，使混凝土胶凝材料过高，造成混凝土用 水量增加，干燥收缩增大。5 2 5 硅酸盐水泥拌制混凝土水 化热过高，但采用高效减水剂和大掺量粉煤灰可降低混凝 土水化热，为了解对混凝土整体性能的影响，我们进行了 大掺量粉煤灰力学性能、长期性能和耐久性以及水化热的试 验。采用水泥品种为江南小野田水泥有限公司生产的5 2 5 硅酸盐水泥配制C 3 0 强度等级的混凝土，粉煤灰掺量为0 、 3 0 、 4 0 ，与上海本地生产的4 2 5普通硅酸盐水泥，配 制 C 3 0强度等级，不掺粉煤灰混凝土作对比性能试验。 混凝土强度等级为 C 3 0 ，强度等级为 5 2 5硅酸盐水 泥的粉煤灰掺量为 0 ，3 0 ，4 0 ；强度等级为 4 2 5普 通硅酸盐水泥的粉煤灰掺量为 0 。混凝土出机坍落度为 ( 1 8 0 2 0 )m m，具体配合比见表 2 。 表 2 混凝土配合比 1试验材料与混凝土配合比 2试验结果与分析 1 1主要原材料 水泥：5 2 5硅酸盐水泥，江南小野田水泥有限公司 产品；4 2 5 普通硅酸盐水泥，上海本地产品； 粗集料：5 2 5 m m碎石，产地：大洋山； 细集料：中砂，细度模数 2 6 ，产地：九江； 粉煤灰：F类二级粉煤灰，产地：上海新宝粉煤灰综 合利用厂产品； 外加剂：P 6 2 2 混凝土泵送剂，产地：巴斯夫，R 5 6 1 高效缓凝型减水剂，产地：巴斯夫。其性能见表 1 。 2 1混凝土抗压强度 混凝土抗压强度龄期为 7 d 、2 8 d 和 6 0 d ，各龄期抗 压强度见表 3及图 l 。 表 3 混凝土抗压强度 4 2 0 1 0 粉煤灰 9 图 1 混凝 土抗 压强 度增 长 图 由图 1可知强度等级为 5 2 5硅酸盐水泥分别掺入 3 0 、4 0 的粉煤灰配制的混凝土，其 7 d的抗压强度较 不掺粉煤灰的基准混凝土低，2 8 d 基本接近，而 6 0 d的 掺粉煤灰的混凝土抗压强度均高于不掺粉煤灰的混凝土， 此规律与掺粉煤灰的混凝土的强度发展规律相符合。 强度等级为 5 2 5硅酸盐水泥和粉煤灰配制的混凝土 的抗压强度与强度等级为 4 2 5普通硅酸盐水泥配制的混 凝土相比，其抗压强度和抗压强度的发展趋势基本相同。 2 2 混凝土其他力学性能 混凝土 2 8 d龄期的混凝土轴心抗压强度、静力受压 弹性模量、劈裂抗压强度和抗折强度试验结果如表 4和 图 2 所示 。 表 4 混凝土其他力学性能 囊罨 轴心抗压 静力受压 抗折强度 劈裂抗拉 强度 弹性模量 强度 ( 1 0 4 ) 图 2 混凝土其他力学性能 由表 4和图2可见以强度等级为 5 2 5硅酸盐水泥配 制的C 3 0混凝土，掺 3 0 、4 0 粉煤灰混凝土的轴心抗 压强度较不掺粉煤灰的大，也较 4 2 5普通硅酸盐水泥配 1 0 COAL ASH 4 201 0 制的同等级混凝土的数值大；静力受压弹性模量，基本相 同；抗折强度，基本相同；劈裂抗拉强度，基本相同。 2 _ 3混凝 土长期性能和耐久性 混凝土长期性能和耐久性主要进行了收缩试验、抗渗 透性试验和碳化试验。 - 2 3 1收缩试验 在原材料一定的条件下，混凝土配合比对干缩有很大 影响，混凝土收缩主要取决于单位用水量和水泥用量，而 单位用水量的影响大于水泥用量的影响。收缩试验结果如 表 5和图 3 所示。 表 5 混凝土收缩值 (1 0 ) 编号 3 d 7 d l 4 d 2 1 d 2 8 d 4 2 d 6 0 d 9 0 d 4 3 7 O 8 9 1 3 0 2 0 0 2 2 7 2 5 0 2 6 7 4 0 7 3 1 0 0 l 5 6 2 3 0 2 4 0 2 5 7 2 7 0 4 0 6 3 9 8 1 5 6 2 3 0 2 5 0 2 6 0 2 7 0 3 0 6 3 1 2 7 1 9 0 2 1 0 2 4 3 2 6 0 2 7 3 5 2 5 F o 0 5 2 5 F 3 0 5 2 5 F 4 0 4 2 5 F O 0 3 d 7 d 1 4d 2 1 d 2 8 d 4 2 d 6 0 d 9 0 d 图 3 C 3 0混凝土收缩曲线图 由表 5和图 3可见，强度等级 5 2 5 硅酸盐水泥配制 的混凝土，掺粉煤灰的混凝土早期收缩值较不掺粉煤灰的 稍大，这是由于混凝土中掺人粉煤灰后，粉料的总量增加， 提高了混凝土的用水量，从而增加了收缩性。但随着时间 的推延，水化效应的产生，提高混凝土结构致密性，掺粉 煤灰混凝土收缩曲线趋于平缓，到 6 0 d 、9 0 d时，掺粉 煤灰和不掺粉煤灰的混凝土的收缩值已接近。从图表中还 可以看出，其同4 2 5普通硅酸盐水泥配制的同等级混凝 土，收缩值基本相同。 2 3 2抗渗透性试验 混凝土抗渗性试验结果如表 6所示。 表 6 混凝土抗渗性能试验结果 编号 抗洛菩缀 5 2 5 F O 0 5 2 5 F 3 0 5 2 5 F 4 O 4 2 5 F O 0 P 6 P I 2 P 1 2 P 1 2 铷 姗 瑚 瑚 如 。 日毗 一 一 一 婚 由表 6 可见，混凝土中掺入粉煤灰有利于提高混凝土 的抗渗透能力，C 3 0强度等级的抗渗标号由 P 6提高到 P 1 2 ，这是由于粉煤灰的掺加，产生较多的水化硅酸钙凝 胶，填充于水泥石孔隙中，使混凝土结构更致密，从而提 高了混凝土的抗渗透性能。 2 3 3碳化试验 混凝土的碳化试验结果如表 7 所示。 表 7 混凝土碳化深度 编 号 碳 化深 度 m m 5 2 5 F 0 O 5 2 5 F 3 O 5 2 5 F 4 0 4 2 5 F 0 O 7 0 1 2 9 1 4 8 7 6 由表 7可见，强度等级 5 2 5硅酸盐水泥配制混凝土， 掺粉煤灰的碳化深度较不掺粉煤灰的碳化深度太些。 2 4 混凝土绝热温升 混凝土绝热温升试验委托 日本秩父小野田株式会社中 央研究所技术中心进行。水泥、粉煤灰、外加剂采用本 文 1 1中的原材料；集料采用 日 本静冈县的集料。试验采 用丸井株式会社的空气循环式绝热温升试验机，在绝热状 态下测定混凝土龄期为 1 d到1 0 d的温度。试验结果如 表 8 和图 4所示。 由图4表 8 可见，以强度等级为 5 2 5 硅酸盐水泥配 制的掺4 0 粉煤灰的C 3 0 混凝土，其 1 0 d内的绝热温升 均比强度等级为 4 2 5普通硅酸盐水泥配制的 C 3 0混凝土 的低 。 表 8 混凝土绝热温升试验结果 上升温度 1 2 0 3 1 5 3 9 4 4 2 9 4 4 1 4 4 6 4 4 8 4 4 9 4 4 9 4 5 0 2 4 3 3 7 2 4 3 5 4 6 2 4 7 4 4 8 0 4 8 6 4 8 8 4 9 0 4 9 3 图 4 C 3 0混 凝 土绝 热温 升试 验 3结 论 ( 1 )以强度等级 5 2 5硅酸盐水泥掺加 3 0 、4 0 粉 煤灰配制的 C 3 0混凝土，其 7 d 抗压强度比不掺粉煤灰的 同等级混凝土的低，2 8 d抗压强度接近，而 6 0 d抗压强 度则高于不掺粉煤灰的同等级的混凝土，并与 4 2 5普通 硅酸盐水泥配制的同等级混凝土相近。 ( 2 )以强度等级 5 2 5硅酸盐水泥掺加 3 0 、4 0 粉 煤灰配制的 C 3 0混凝土，其他力学性能，如轴心抗压强 度、静力受压弹性模量、劈裂抗压强度和抗折强度，与不 掺粉煤灰的同等级混凝土、 4 2 5 普通硅酸盐水泥配制的同 等级混凝土基本相同。 ( 3 )以强度等级 5 2 5硅酸盐水泥掺加 3 0 、4 0 粉 煤灰配制的 C 3 0混凝土，在长期性能和耐久性方面，后 期收缩性与不掺粉煤灰的同等级混凝土、4 2 5普通硅酸 盐水泥配制的同等级混凝土相近；碳化深度大于不掺粉 煤灰的同等级混凝土；抗渗性能优于不掺粉煤灰的同等 级混凝土。 ( 4)以强度等级 5 2 5硅酸盐水泥掺加 4 0 粉煤灰 配制的 C 3 0混凝土，绝热温升低于 4 2 5 普通硅酸盐水泥 配制的同等级混凝土。 ( 5) 混凝土中掺加了较多的粉煤灰，节约了水泥用 量，改善了混凝土和易性，节约了社会资源， 保护了环境。 收稿日期： 2 0 1 0年 4月 6日 ( 上 接8页) 性能也不同。在本试验选用的试验条件下，人工海水腐蚀 作用效果不明显；柠檬酸缓冲溶液的腐蚀作用非常显著； 3 0 0 N a ： S O 溶液在 3个月龄期内对本试验采用的试件 均无显著的腐蚀作用效果。 ( 4) 不同化学介质侵蚀作用下，一般高性能混凝土 的耐腐蚀性比粉煤灰混凝土的稍好，但差别不大。但对人 工海水侵蚀介质，粉煤灰混凝土抗人工海水侵蚀性能好于 C 4 0高性能混凝土。 参考文献 1 蒋正武，王莉洁 钢筋混凝土的环境侵蚀与表面防护技术 J l 腐蚀科 学与防护技术 ，2 0 0 4 1 0 ， l 6( 5 )：3 0 9 3 l 2 2 】 B o o mf e l d J P P e r ma n e n t c o r r o s i o n mo n i t o r i n g ， C o n s t r u c t i o n R e p a i r J 1 9 9 6 ， 1 O ( 2 ) ： 4 4 3 】 李建勇 杨红玲 国外混凝土钢筋锈蚀破坏的修复和保护技术 J 建筑技 术 2 0 0 2 ， 3 3 ( 7 ) ： 4 9 1 【 4 F o s c a n t e R E ， K l i n e H H Co a t i n g c o n c r e t e An o v e r v i e w J Ma t e r i a l s P e r f o r ma n c e ， 1 9 9 8 ， 2 7 ( 9 ) ： 2 5 9 5 】 F H u n k e l e r T h e r e s i s i t i v i t y o f p o r e w a t e r s o l u t i o n a d e c i s i v e p a r a me t e r o f r e b a r c o r r o s i o n a n d r e p a i r me t h o d s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e - r i a l s ， 1 9 9 6 ， 1 O ( 5 ) ： 3 8 1 【 6 廉慧珍 吴中伟 混凝土可持续发展与高性能胶结材料【 J l混凝土， 1 9 9 8 ( 6 ) ： 2 7 蒋正武，孙振平，王培铭 硅烷对海工高性能混凝土防腐蚀性能的影 响 J 中国港湾建设，2 0 0 5 ( 1 ) ，1 3 4 ：2 6 - 3 0 4 2 0 1 0 粉煤灰 1 l 初 度 一 一O O 号 一 H 编 一 一 5 4