粉煤灰取代水泥和细骨料对混凝土强度的影响.pdf

第 3 2卷第 4期 2 0 1 0年 4月 人民黄河 YE L L 0W RI VE R Vo 1 3 2 N o 4 Ap r ， 2 01 0 【 水利水 电工程 】 粉煤灰取代水泥和细骨料对混凝土强度的影响 刘 迈， 李 晶 ( 华北科技学院 基础部， 北京 1 0 1 6 0 1 ) 摘要： 对粉煤灰混合取代水泥和细骨料情况下混凝土的抗压强度进行了试验， 建立了粉煤灰混合取代水泥和细骨料方 式下混凝土抗压强度增长因子的预测模型， 模型中取代率权重变化因子只与龄期有关， 混合取代得到的强度增长因子介 于取代水泥和取代细骨料之间， 且随龄期的增长， 粉煤灰取代细骨料对强度的作用效应愈发增强。 关键词 ：粉煤灰 ；强度增长 因子 ；混合取代 中图分类号 ： 1 U 5 2 8 文献标识码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 01 3 7 9 2 0 1 0 0 4 0 5 2 粉煤灰取代混凝土中水泥和细骨料两种组分， 对混凝土的 强度有着重要影响 以往有不少学者关于粉煤灰混凝土的研 究大多是从改变水皎比测试混凝土强度这一角度人手的 - 3 1 ， 笔者重点研究了粉煤灰混 合取代水泥和细骨料情况下混凝土 强度的变化 。 1 试验 1 1 试验材料及试验方法 试验所 原材料为 P O 4 2 5级普通硅酸盐水泥， 表观密度 为3 1 5 g c m ； 粉煤灰为H级粉煤灰， 表观密度为2 3 0 g C l l ， 掺量以质量分数计； 所用砂子为河砂， 表观密度为 2 6 3 g C l ll ， 细度模数为 2 5 6 ： 所j j 石子为碎石， 表观密度为2 6 5 g c m ， 粒 径为 5 03 1 5 I l i B ； 混凝上混台料采用自落式搅拌机进行拌 和， 试件采朋 1 0 c m 1 0 C m1 0 C m立方体试模成型， 1 d后拆 模并侈至相对湿度大于9 5 、 温度为( 2 0 3 ) 的养护室中养 护 ， 混凝 土 试 件 的强 度 测 定 按 混 凝 上 力 学 性 能试 验 方 法 ( G B J 8 1 -8 5 ) 进行 为了得到有_口 比性的试验结果， 水胶 比设计为 0 4 3 ， 砂率 为 3 3 ， 单位体积混凝土需水 1 6 0 L m ， 采用绝对体积法， 混 凝： L 密度取 2 4 0 0 k n 1 。 1 2 试验结果 采用绝对体移 泼得到不同龄期、 不同条件下 昆凝土试件的 抗压强度 ， 见表 I 。 表 1 混凝土试件抗 压强度 抗 压强度 MP a 龄 一 一 ： 一 一 = _ _zK _ 1 5 _ 西 脯 代 尝 哿 l 1 6 2 预测模型 引入混凝土强度增长 因子 卢 =R R 。 ， 反映对比试样强度 R 相对于基准试样强度 R 。 的变化 基准试样强度取龄期为7 d的 无粉煤灰取代混凝土立方体的抗压强度， 测得为3 3 5 2 MP a 。 由 已测得的按相同取代率取代的水泥和细骨料方式下混凝土抗 压强度增长因子 ， 可得混凝土强度增长 因子 ， 见表 2 。 表 2 混凝土强度增长因子 龄 3水 0 泥 3 0 水 N N 4 N l O 由表 2可知， 在取代率相同情况下混凝土强度增长因子介 于取代水泥和细骨料的混凝土强度增长因子之间， 由此可知混 合取代强度增长因子应该与水泥或细骨料的取代率在总取代 率中所占比例相关： h：卢 A+ ( IA ) ( I ) 式中： 为混合取代的混凝土强度增长因子； 为以相同取代 率取代水泥得到的混凝土强度增长因子； 为以相同取代率取 代细骨料得到的混凝土强度增长因子； A为水泥取代对总取代 的强度贡献权重。 权重系数A满足下式： A =A o 埘( 肛， T ) A n=m ( ， + ) ( 2 ) 式 中： A 。 为初始取代率权重( 混合取代中， 水泥取代率为 肌， 细 骨料取代率为n ) ； 为取代率权重变化因子。 据式 ( 1 ) 计算出 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 7 - 2 3 作者简介： 刘迈( 1 9 5 6 一) ， 男， 北京人， 副教授 ， 硕士， 主要从事材料研究工作。 E ma i l ： Ml i u n c i s t ， e d u c r l 各混合取代情况下的搬m系数 见裘 3 。 5 l 7 l 8 O 6 2 2 3 鲫 鳃 如 如 9 9 5 O 2 7 2 5 7 7 O 7 6 8 8 3 3 4 4 4 2 5 4 2 5 5 2 3 1 2 9 6 4 7 7 2 3 4 4 4 9 O 9 2， 5 4 8 4 7 4 0 8 2 3 4 4 5 5 8 2 2 7 2 9 O l 9 7 6 2 7 2 2 3 3 4 4 2 9 3 7 2 5 0 2 8 3 8 3 7 9 3 3 4 4 4 勰 第 3 2卷第 4期 2 0 1 0年 4月 人民 YELLOW 黄河 RI VER Vo 1 3 2 No 4 Ap r ， 2 01 0 表 3混合取代 中的权重系数 取代率权重变化因子 W =A A 。 ， 得混合取代下的 ， 见 表 4 。 表 4取代率权重变化因子 由表4可以看出， 取代率权重变化因子与取代率无关 ， 只 是龄期的函数， 即W=W ( T ) 。 分析表 2中混合取代方式下， 强 度增长因子随龄期的增长不断增大， 且向全部取代细骨料的方 式下得到的强度值靠近， 由此可知取代细骨料对混合取代的作 用效应日趋明显， 即通过 w的逐渐减小致使 A不断减小， 考虑 到 w不可能随龄期的增长无限减小， 将在一定时期后基本保持 不变， 因此建立取代率权重变化因子 的拟合预测公式： w( T )=A 一 ( C T+D) ( 3 ) 由表4可知， 当龄期为7 d时， 取代率权重变化因子基本为 1 ， 由此做出边界条件假定 ： ( T )I r ： 7=1 将边界条件代人原公式 ， 并令 d ，=B， d 2=C， d 3=D， 可得 ( )= + 亍 ( 4 ) 根据试验数据得到拟合参数值： d l = 一 1 4 9 1 2 2， d 2 = 0 6 1 6 3， d 3 = 1 5 8 8 8 5 W实测数据与预测数据对比， 见图 1 。 N 困 恻 糌 龄期 ， d 图 1 W预测值 与实测值对 比 由图 1 可知， W的预测值与实测值较为接近， 预测效果良好。 3 结语 在取代率相同情况下， 粉煤灰同时取代水泥和细骨料得到 的强度增长因子介于取代水泥和取代细骨料得到的强度增长 因子之间； 混合取代水泥和细骨料方式下混凝土抗压强度增长 因子的预测模型较好地拟合 了试验数据 ， 预测效果 良好； 取代 率权重变化因子只与龄期有关， 随龄期的增长， 取代率权重变 化因子W不断减小， 从而致使取代水泥对于总取代的强度贡献 权重 不断减小 ， 因而粉煤灰取代细骨料对混合取代得到混凝 土强度的作用效应 日趋增强 参考文献： 1 龙广成， 谢友均， 王培铭 粉煤灰强度效应的研究 J 铁道科学 与工程学 报 ， 2 0 0 5 ， 2 ( 1 ) ： 1 9 2 4 2 张亚梅， 孙伟， 陈惠苏 粉煤灰强度效应因子的动态预测 J 硅酸盐学报， l 9 9 9， 2 7 ( 6) ： 6 6 5 6 7 0 3 刘数华， 方坤河， 曾力 粉煤灰在混凝土中的强度效应试验研究 J j粉煤灰 综合利 用， 2 0 0 3 ( 5 ) ： 3 4 3 5 【 责任编辑吕艳梅】 ( 上接第 l l 5页) 2 3 洪水漫顶风险计算 考虑风浪作用后 ， 计算得到大坝遭遇校核洪水与设计洪水 时的最高水位， 与传统调洪演算结果对比见表2 。 表 2 大坝最高水位对照( 考虑防浪墙作用) n l 考虑防浪墙作用 ， 采用 J C法 对设计 洪水 和校核 洪水工 况 下的漫顶风险进行计算， 结果见表 3 。 表 3 漫顶风险计算结果 比较 3 结论 运用随机微分方程进行水库调洪演算， 将库水位动态变化 的因素引入分析， 能合理地反映多种不确定性对库水位变化过 程的影响。该方法能综合考虑入库洪水的水位条件 、 出库泄流 能力、 库容与水位关系以及防洪起调水位的初始条件等不确定 性因素， 计算的大坝漫顶风险率更趋合理。 参考文献 ： 1 赵经华， 王长新 用蒙特卡罗法进行泄洪风险分析 J 东北水利水电， 2 0 0 5， 2 3( 1 0) ： 13 2 王丽学， 林凤伟， 汪可欣， 等 基于蒙特卡罗法模拟的泄洪风险率计算 J 人 民长江， 2 0 0 8 ， 3 9 ( 1 9 )： 2 02 2 3 纪昌明， 张验科 基于随机模拟的水库泄洪风险分析 J 人民黄河， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 5 )： 3 63 7 4 姜树海 随机微分方程在泄洪风险分析中的运用 J 水利学报， 1 9 9 4 ( 3 ) ： 1 9 5 周之豪， 沈曾源， 施熙灿， 等 水利水能规划 M 北京： 中国水利水电出版 社 ， 2 0 0 5 6 姜树海 水库调洪演算的随机数学模型 J 水科学进展， 1 9 9 3 ， 4 ( 4 ) ： 2 9 4 3 o o 7 徐敏， 胡良剑， 丁永生， 等 随机微分方程数值解在泄洪风险分析中的应用 J 数学 的实践与认识 ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 9 ) ： 1 5 3 1 5 7 【 责任编辑栗志】 l 1 7