粉煤灰參量對混凝土影響.doc

粉煤灰是制作水泥的一種原材料，具有一定的活性。在水泥混凝土中摻一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，節(jié)約成本，又能增加和易性，減少泌水、離析現(xiàn)象，改善混凝土的性能。具有緩凝、減水，提高密實度和后期強度，降低水化熱，抑制干裂、收縮，增強抗酸堿反應能力的作用。近年來已在國內外引起廣泛的關注，并得到大量的推廣應用。但是在混凝土中摻多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？到目前為止，還沒有較完善的理論體系。 八十年代以來，我國已對粉煤灰混凝土做了一定的研究、應用，并制定了一些規(guī)范。如粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規(guī)程JGJ28-86，粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范GBJ146-90等，對粉煤灰應用作了初步規(guī)定，制定了最大替代水泥量。見下表：粉煤灰最大替代水泥量%JGJ28-86N0-01水泥品種砼強度等級普通水泥礦渣水泥粉煤灰級別C1515251020級C20101510級C25C3015201015級預應力砼1510級粉煤灰最大替代水泥限量%GBJ146-90N0-02水泥品種砼類別硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥預應力砼251510鋼筋砼、高強砼、耐凍砼、蒸養(yǎng)砼30252015中、低強度砼、泵送砼、大體積砼、地下砼、水下砼50403020碾壓砼65554535粉煤灰超量系數(shù)GBJ146-90N0-03粉煤灰級別級級級超量系數(shù)1.11.41.31.71.52.0在國標GBJ146-90中規(guī)定各級粉煤灰適用范圍如下：1、級粉煤灰適用于跨度小于6米的預應力混凝土好鋼筋混凝土。2、級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土。3、級粉煤灰適用于無筋混凝土。4、C30及其C30以上的無筋粉煤灰混凝土宜采用、級粉煤灰，對于預應力混凝土、鋼筋混凝土，設計強度等級在C30及其C30以上的無筋混凝土所有粉煤灰，經(jīng)試驗論證，可采用上述規(guī)定低一級的粉煤灰。國外的粉煤灰摻量，主要有70120kg/m3，50150kg/m3。歐、美等西方發(fā)達國家早已涉入這一領域的研究，我國起步較晚，有關研究不多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分來確定粉煤灰摻量。在南浦大橋、上鋼、上海寶電等工程中大量采用，并積累了不少經(jīng)驗。我們經(jīng)過大量試驗、應用，發(fā)現(xiàn)粉煤灰的摻量與混凝土所用的原材料、設計強度等級、塌落度、澆筑氣溫等都有一定的關系。摻量在50130kg/m3范圍對混凝土的凝結時間影響不大，早期強度降低有限。但混凝土的性能卻能得到較大幅度的改善。在實際應用中，切入原材料理念，選用固定摻量法較易掌握，即預先確定粉煤灰的每m3用量的方法，歐、美國家大多采用固定摻量法?，F(xiàn)將我們試驗應用的結果總結出以下幾個特點：1、最佳摻量與塌落度的關系在同強度等級條件下，隨著塌落度增加，為了確保和易性、工作度，細集料和粉集料比例則應相應增大。我們發(fā)現(xiàn)最佳摻量與塌落度之間存在一定的比例關系，以C20砼為例，兩者趨于線性關系，見下圖：粉煤灰N0-04最佳130摻量kg/m34020180200塌落度在C20設計強度等級混凝土，塌落度為40，相同原材料，標準養(yǎng)護條件下，粉煤灰摻量分別取40、60、80、100kg/m3，我們各制取了25組試塊，與基準混凝土配合比強度對比見下表：C20中塌落度為40時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表MpaN0-04齡期摻量7d28d45d90d018.826.929.432.74018.326.230.334.16017.926.632.036.78017.125.731.835.910016.624.930.935.0從上表可以看出，粉煤灰摻量在60kg/m3混凝土強度最高，R28接近基準配合比強度，但R45卻為基準混凝土強度的108.8%，那么它的最佳摻量可選取60kg/m3。同樣是C20砼，在塌落度為160時，粉煤灰摻量分別取100、120、140kg/m3，我們各制取了25組試塊，與基準混凝土配合比強度對比見下表：C20在塌落度為160時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表MpaN0-06齡期摻量7d28d45d90d019.227.830.633.210018.327.032.536.812017.627.334.038.214016.425.932.035.9由上表可發(fā)現(xiàn)，摻量在120kg/m3時，混凝土強度最理想，R45可達基準配合比強度的11.1%，但R90可達115.1%，那么它的最佳摻量可選取120kg/m3。我們對其它塌落度的C20混凝土試驗證實也存在類似結果。通過對C20混凝土試驗數(shù)據(jù)整理，得出簡化經(jīng)驗式為：F？=+40kg/m3式中：F？-粉煤灰的最佳摻量（包括替代水泥量與超量之和），kg/m3T-混凝土的塌落度2、最佳摻量與混凝土強度等級的關系在C10、C15低標號混凝土中，由于水泥用量較低、孔隙率大、和易性差，這時應當增加粉煤灰摻量，對混凝土中的粉集料進行補償。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)C15混凝土摻量100kg/m3，C10混凝土固定摻量在130kg/m3比較合理，能充分補充混凝土中的粉集料含量，使低標號混凝土表面也能光潔，有較好的外觀質量。在C20及其以上，其最佳摻量隨著混凝土設計強度等級的最大而增加。試驗發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的比例關系，整理試驗結果繪制如下圖所示：粉N0-07煤灰最佳摻量kg/m3砼強度等級Mpa從圖中可以看出，粉煤灰的最佳摻量與強度等級存在著比例關系，并隨著塌落度的變化二變化。我們將前經(jīng)驗式修正為：F？=2Q+kg/m3式中：F？、T-同前Q-混凝土設計強度等級Mpa以C25混凝土為例，塌落度為60，在相同原材料，標養(yǎng)條件下，粉煤灰材料分別取60、80、100、120kg/m3，我們各制取了25組試塊，與基準混凝土配合比強度對比見下表：C25在塌落度為60時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表MpaN0-08齡期摻量7d28d45d90d022.031.935.839.36021.631.136.940.98021.131.438.544.210020.729.337.842.612019.628.937.141.8從表可以發(fā)現(xiàn)，C25在塌落度為60的混凝土，粉煤灰摻量在80kg/m3時，其強度較為理想。即80kg/m3就是它的最佳摻量，與上面推定的經(jīng)驗式相吻合。3、最佳摻量與澆筑氣溫的關系眾所周知，試驗室所進行的試驗是在標養(yǎng)條件下養(yǎng)護的，而實際施工中，環(huán)境氣溫變化很大，對混凝土強度影響也較大。在炎熱的夏季，隨著氣溫的升高，混凝土特別是大體積混凝土越易受干縮、干裂危害。由于氣溫高時，早期強度增長較快，可以不考慮摻粉煤灰后混凝土早期強度低的特點，適當增加摻量，以多替代一些水泥，減少水化熱。從而減少因水化熱過大所造成的危害。而且摻量越大，其緩凝效果也會越明顯，對夏季施工較有利。在低氣溫條件下，砼強度增長放慢，受干縮、干裂的危害較小，這時應當減少粉煤灰摻量。特別是冬期施工期間，為確?；炷猎谑軆銮俺^臨界抗凍強度，要求早期強度要高。這時，粉煤灰就應少摻或不摻。如果摻早強劑、早強型復合抗凍劑，或采用暖棚法、蒸汽養(yǎng)護法施工時，粉煤灰的摻量應用試驗進行確定。4、最佳摻量與原材料的關系混凝土所用原材料不同，對粉煤灰摻量的影響也很大。在JGJ28-86、GBJ146-90中，對采用不同品種水泥，規(guī)定的最大替代量也是不同的。我們發(fā)現(xiàn)在使用粗砂時，混凝土外觀質量較次，粉煤灰的摻量就應適當調大。粗砂中的細顆粒偏少，增加摻量可以給予補償，降低混凝土的孔隙率。細砂中的細顆粒含量偏高，宜相應減少粉煤灰的摻量。也可以根據(jù)碎石、砂的實測空隙率，對粉煤灰的摻量進行適當調整。經(jīng)過大量試驗及應用，我們總結出摻粉煤灰混凝土配合比設計按以下步驟進行：1、根據(jù)設計規(guī)范要求，設計出不摻粉煤灰的基準配合比。2、根據(jù)混凝土強度等級，