大掺量粉煤灰混凝土的应用研究.pdf

文章编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 3 ) 0 5 - 0 0 1 2 0 2 粉煤灰 大掺量粉煤灰混凝土的应用研究 Ap p l i c a t i o n o f La r g e - Vo l u me Fl y a s h Co n c r e t e 杨小 卫 ，戚 勇军2 ( 1 江苏云都混凝土有限公司，江苏 溧阳 2 1 3 3 0 0 ； 2 丹阳市和达混凝土搅拌有限公司，江苏 丹阳 2 1 2 3 0 0 ) 摘要：通过对混凝土中掺加不同比例的粉煤灰进行试验 ，将强度、和易性以及抗裂性能进行对比，得 出结论 ：在 混凝 土 中掺加 4 0 的优 质粉煤 灰 能达到 与基 准混凝 土一样 的效果 ，且 满足设 计要 求 ，同时可 以提 高混凝 土 生产 的 经济效益 。 关键词 ：混凝 土 ；掺 量 ；优 质粉 煤灰 ；强度 中 图分 类 号 ：T U5 2 8 2 文 献标 志码 ：A O 前 言 随着城市化进程的发展，各类建筑工程如雨后春笋般 涌现，也就使得混凝土技术得以迅猛发展。通常情况下， 一 般混凝土中均单独掺加粉煤灰或者矿渣微粉，或两者同 时掺加，以改善混凝土的和易性等施工性能，从而提高部 分经济效益。但是在掺量上一般都比较保守，通常粉煤灰 的掺量在 1 5 2 5 ，矿粉掺量在2 0 3 0 之间，两者复 合掺加时也仅仅在 4 0 5 0 之间。从冯乃谦的高性能混 凝土结构一书中，提及混凝土的高性能化，需要掺加优质 的掺合料。从优化掺合料出发，研究如何提高混凝土的 高性能，同时调整混凝土的施工，从而提高混凝土中掺合 料的掺量。笔者通过对此项目的研究试验，得出比较满意 的结果，并在实际生产中大量应用，取得了较好的经济效 益。 笔者的研究的依据：参照高性能混凝土的研究方式， 在满足实际强度的基础上和保证良好施工性能的前提下， 尽可能提高混凝土中掺合料 ( 粉煤灰 )的掺量，以提高混 凝土的经济效益。 l 原材料 ( 1 ) 水泥：采用溧阳金峰水泥厂生产的普通硅酸盐水 泥 P 0 4 2 5 ，性能指标见表 1 。 、 2 coAL AsH 5 2 01 3 表 1 水泥的主要性能指标 比 表 面 积安 定 性苎 竺 ! 苎 竺 ! k 项 目稠 度 夏 -a m 2k g 文 疋 _ _ 结 果 2 8 0 1 4 5 2 0 0 3 4 5 合格 2 6 5 4 7 0 5 2 8 5 ( 2 ) 掺合料：试验中采用的是单掺优质一级粉煤灰， 粉煤灰的物理性能指标见表2 ， 其化学成分见表 3 。 表 2 粉煤灰的性能指标 ( 3 ) 砂：采用细度模数为2 6的长江中砂，性能指标 见表 4 。 表 4 砂的性能指标 检测 项目 表 观密 度 m -3堆 积密 度 m - 细 度模数 含泥 量 泥块 含量 结果 2 6 0 0 1 6 2 0 2 6 3 0 1 0 ( 4) 石子 ：本地产碎石 ，采用 5 1 6与 1 6 3 1 5石子 搭配，组合成 5 3 1 5 连续级配，具体性能指标见表 5 。 表 5 石的性能指标 检 测 项目表 观 密 度 1【 g m - 堆 积 密 度 n ( g I 压 碎 值 针 片 状 含 泥 量 泥 块 含 量 结果 2 7 4 0 1 6 0 0 1 3 5 1 9 2 8 0 4 ( 5 )外加剂：采用浙江五龙新材有限公司生产的缓凝 高性能泵送剂，具体性能指标见表 6 。 表 6 外加剂性能指标 2 试验及结果分析 2 1 配合比 按照 J G J 5 5 2 O 1 1 普通混凝土配合比设计规程进 行设计，采用固定水灰比。本次试验中均采用混凝土强度 等级为 C 3 0 ，设计坍落度为 2 0 0 3 0 m m，具体配合比见 表 7 。 表 7 混凝土配合比 编 号 初 始 坍 落 度 1 h 后 的 坍 落 度 垫 垦 堡 室 一 mm mm 7d 2 8d 5 6d 9 0d 从表 8中来看，混凝土中掺加粉煤灰后。初始坍落度 均略有增加，经时损失也大大小于纯水泥混凝土，有的基 本上无损失。从掺加粉煤灰的角度来看，因为粉煤灰的密 度要略小于水泥，浆体体积上要大于基准混凝土，同时因 为粉煤灰的需水量小，使得混凝土的坍落度要大于基准混 凝土，而粉煤灰的早期活性较小的因素使得混凝土的保坍 性能要好于基准混凝土。从强度上来看，掺量在4 0 时， 2 8 d强度仍基本上与基准的持平；后期的强度还略有增加， 到5 6 d 强度时，基本上均高于基准强度了。说明在掺加了 优质粉煤灰后， 混凝土的密实度均有所改善，同时因掺加 了粉煤灰后产生的二次水化，增加了混凝土的密实性，使 得混凝土强度得以大幅度提高。 2 3 碳化试验 试验采用标养 7 d后，同条件试块放置在室外，进行 自然养护，在 2 8 d时进行测定，到达9 0 d时，再次进行 碳化深度测定 ( 外界温度在 1 0 3 0 之间)，见表9 。 表 9 混凝土碳化深度试验 从表 9的数据来看，在自然养护的条件下，混凝土的 碳化深度并没有较大的发展，对于掺加粉煤灰的混凝土， 碳化只比基准混凝土的碳化略有增加，这是因为掺加的粉 煤灰消耗了水泥水化产生C a ( O H ) ， 而生成了c s H凝胶， 使得混凝土的碱性大大降低的结果。对于9 0 d 后的碳化深 度的增加量并不比基准的高，是因为粉煤灰参与的二次水 化，产生的水化产物填充了混凝土中原先的空隙，使得混 凝土的致密度得以提高，减缓了混凝土碳化的速度，也就 降低了混凝土的碳化深度。 掺量超过 5 0以上的粉煤灰混凝土，其碳化深度较 其他的混凝土要深 5 m m以上。通过分析，是因为粉煤灰 混凝土中的碱的储备减少，导致碳化中和作用的过程相对 缩短，也就导致混凝土的抗碳化性能的降低，使得碳化深 度很深。 ( 下转第1 6 页 ) 5 2 0 1 3 粉煤灰 l 3 表4 助磨剂产品立磨试生产矿粉产品质量情况 6 结论 ( 2) 使用助磨剂后使矿粉早期活性指数提升较为明显， 3 d活性提升幅度达到 1 1 2 1 9 - 3 ，7 d活性提升 7 8 1 1 - 8 ，明显改善矿粉质量。 ( 3 ) 若高炉水渣质量较差时，可考虑采用助磨剂产品， 提高矿粉活性指标，改善矿粉质量。 助磨剂产品未对立磨的工艺产生异常影响，生产线产 能提产效果较为明显。由于产能的提升，所以产品单耗下 降幅度明显。使用助磨剂产品后，对产品出厂质量未造成 不良影响， 早期活性提高明显， 若高炉水渣质量较差时， 可考虑采用助磨剂产品。在大型立磨生产过程中使用高效 无害的助磨剂对提升矿粉生产企业的技术水平、增强企业 的市场竞争力、促进企业的发展与节能环保具有重要意义。 收稿日期： 2 0 1 3年 1月 3 1日 ， ， ， ! 吨! 吨! ! i ! ! ! ! 吨! ! ! ! ! 幔! ， ! ! ， ， ( 上接 第1 3 页) 2 4 砂浆抗裂试验 3 结论 根据 J C T 0 5 1 -2 0 0 5 水泥中砂浆抗裂性能试验方法 中砂浆收缩裂缝试验方法进行。根据规范要求，制作尺寸 为：9 1 0 m m 6 0 0 ra m X 2 0 m m 的木框模板 ，内放置直径为 8 m m光圆钢筋制成的、尺寸为 8 8 0 ra m5 7 0 m m的框架。 基本配合比为水灰比0 5 、灰砂比 1 ： 1 5 ，采用与混凝土 配合比相同的材料。 试件经搅拌、浇筑到铺有两层薄膜的模板中，抹平后 开启风扇和碘钨灯，环境温度 ( 2 0 3 )，相对湿度为 ( 6 O + 5 ) 。2 4 h 后测读裂缝的数量、宽度与长度，计算 裂缝总面积及抗裂指数，以此评定砂浆的抗开裂性能，结 果见表 1 0 。 表 1 0 砂浆抗裂性能试验 最 大 裂 宽 茎 圭 鲞 型 竺 堡! 垒 望 鳖 圭 鲞 垫 堡 裂缝条数裂缝总长度 m m 裂缝条数裂缝总长度 mm 从两组对比的试验上来看，基准混凝土中由于水泥早 期的水化，使得混凝土早期的自身收缩较大，从而产生早 期的塑形裂缝和温缩裂缝较多。掺加了优质粉煤灰的砂浆， 早期的强度发展较慢，水化反应不强烈，使得早期的塑性 收缩较小，从而产生的裂缝条数和面积均少于基准混凝土。 】 6 CD 妇r 5 20 】 3 ( 1 ) 掺加了粉煤灰的混凝土，随着粉煤灰掺量的增加 呈现出强度先上升、 后降低的现象。在粉煤灰掺量在 3 0 4 0 时，混凝土的性能良好，2 8 d 强度仍能满足设计要 求，基本等同于基准混凝土，后期强度增加值也大于基准 混凝土；当超过此掺量时，混凝土强度下降，性能上也变 得略差于基准混凝土。 ( 2 ) 根据自然条件养护下的测试，基准混凝土的碳化 和掺加粉煤灰混凝土的碳化，相差无几。对于掺量大 ( 大 于 4 0 ) 的，掺加粉煤灰的混凝土碳化深度要大于基准混 凝土。根据分析是因为粉煤灰消耗了混凝土中的碱含量。 ( 3 ) 通过砂浆抗裂性能测试，掺加优质粉煤灰的混凝 土抗裂性能较基准混凝土有很大的改善，可以降低可开裂 的几率约 4 5 。 ( 4 ) 经济效益上，掺加 4 0 的粉煤灰混凝土的成本 要比基准混凝土降低约2 0 元， 经济效益十分客观。按照一 个站生产量为5 0 万 m ， 来计算，可以节约成本 1 0 0 0万元。 参考文献 1 1冯乃谦 高性能混凝土结构 M】 北京： 机械工业出版社出版 2 0 0 4 作者简介：杨小卫 ，研究方向：混凝土的应用以及新型材料的使用。通 信地址：江苏省溧阳市埭头镇工业集中区东培路3 O 号。 收稿日期： 2 0 1 3年 3月 4目