粉煤灰對自收縮的影響

粉煤灰對自收縮的影響

1混凝土自收縮研究“自吸收”是指混凝土在恒溫下和絕對濕（不含外部水）條件下的自吸收，由于膠體材料的持續(xù)水化，混凝土的宏觀體積減小。自收縮存在于任何混凝土中,在普通混凝土中,由于數(shù)值很小,并未引起重視;然而,隨著水膠比的減小,它與干燥收縮的比例逐步增大。因此,對強(qiáng)度較高的混凝土而言,自收縮與干燥一樣,也是它的一個與混凝土開裂,特別是早期開裂關(guān)系比較密切的重要變形性能。自收縮課題的內(nèi)容涉及面較寬,包括測試技術(shù)、影響因素、作用機(jī)理、防治對策等等。本文主要研究粉煤灰對混凝土自收縮的影響。2原材料和方法的試驗(yàn)2.1細(xì)度模數(shù)的計算(1)水泥:上海寶山水泥廠生產(chǎn)的42.5R型普硅水泥,水泥抗壓強(qiáng)度R3=34.5MPa,R28=62.8MPa。(2)粉煤灰:佳木斯電廠生產(chǎn)的磨細(xì)Ⅱ級灰。(3)砂:中砂,Ⅱ區(qū),細(xì)度模數(shù)Mx=2.48。(4)石子:碎石,5～25mm,連續(xù)級配。(5)減水劑:花王萘系高效減水劑。2.2自收縮試驗(yàn)測定配比選用三種水膠比,即0.32、0.36和0.40,用水量保持185kg/m3不變。坍落度控制為190±10mm,由減水劑用量調(diào)節(jié)。砂率為38%。粉煤灰摻量為20%、35%。自收縮試驗(yàn)采用千分表法?；炷林糜趦?nèi)徑為50mm,長度250mm左右的塑料波紋管內(nèi),兩端留有金屬測頭,經(jīng)振實(shí),密封后放在20℃的水中養(yǎng)護(hù)16小時,取出測零點(diǎn),然后置于溫度20±2℃的空氣中。不同齡期試件自收縮值采用千分表進(jìn)行測試。此外,還通過100mm立方試件的強(qiáng)度試驗(yàn),分別建立了水膠比為0.3～0.6區(qū)間的基準(zhǔn)混凝土和粉煤灰混凝土的R28-W/B關(guān)系式。3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1混凝土自收縮曲線兩種混凝土在恒溫絕濕條件下的自收縮值隨時間的變化關(guān)系示于圖1和圖2。圖1為基準(zhǔn)混凝土,圖2為粉煤灰混凝土。由于摻量不同時,曲線圖形相似,因此,僅列出摻量為20%的粉煤灰混凝土的自收縮曲線。從曲線圖形可判斷混凝土自收縮值隨時間的變化大致符合對數(shù)函數(shù)曲線。不同配比試件的相應(yīng)回歸方程列于表1。由于曲線相關(guān)系數(shù)均很高,以下關(guān)于各種參數(shù)對自收縮值影響的討論均采用按表列方程得出的各齡期自收縮的回歸值。3.2水灰膠比由于混凝土的自收縮現(xiàn)象在高標(biāo)號混凝土中較為突出,因此,試驗(yàn)選擇了0.4、0.36和0.32三個水灰(膠)比。表2列出了基準(zhǔn)混凝土和粉煤灰混凝土在不同水膠比的自收縮值。由表中數(shù)據(jù)可見,基準(zhǔn)混凝土和粉煤灰混凝土的自收縮值均隨水灰(膠)比降低而增大,兩者存在較好的線性關(guān)系。值得注意的是,這種線性關(guān)系是在試驗(yàn)所選定的水膠比區(qū)間內(nèi)建立的,若水灰比過高或過小,這種關(guān)系是否仍然存在尚待確認(rèn)。3.3混凝土自收縮與水膠比表3列出了不同水膠比條件下,粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土的自收縮值的比較,LF/Lo為二者自收縮值的比值。由表可見:(1)在所選定的兩種摻量和三種水膠比條件下,粉煤灰均能有效的降低混凝土的自收縮值;(2)摻量越高,或者水膠比越大,自收縮降低幅度越多;(3)早期自收縮降低的幅度高于中、后期。粉煤灰對自收縮的影響與其參與火山灰反應(yīng)的能力與速度有關(guān)。由于粉煤灰的反應(yīng)速度相當(dāng)緩慢,因此,在早期對混凝土內(nèi)部自干燥的影響很弱,因而取代熟料水泥后,減少自收縮的效果十分明顯,即使在后期,仍有一定的抑制效果。水膠比越低,改善效果越差,這可能有兩方面的原因,一是因?yàn)樗z比越低,顆粒間距減小,粉煤灰容易被激發(fā)參與反應(yīng)。二是低水膠比熟料水化條件差,粉煤灰取代后,熟料水化程度提高。這與以往研究中發(fā)現(xiàn)粉煤灰在低水膠比砂漿中強(qiáng)度貢獻(xiàn)相對較大的規(guī)律是一致的。通過強(qiáng)度—水膠比和自收縮—水膠比二組關(guān)系(表4,表2),可以計算出與基準(zhǔn)混凝土同標(biāo)號(R28)時粉煤灰的自收縮值。表4為設(shè)定基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度為70MPa(W/C=0.42)時,粉煤灰混凝土的相對自收縮值(LF/Lo)。由于和基準(zhǔn)混凝土等強(qiáng)度時,粉煤灰混凝土的水膠比要適當(dāng)減小,也就是膠凝材料用量適量增加,因此,其自收縮值較同水膠比時為大。計算表明,在R28為70MPa時,摻量為20%的粉煤灰混凝土的自收縮值仍明顯低于基準(zhǔn)混凝土,早期降幅比后期更大。但當(dāng)摻量為35%時,粉煤灰混凝土的自收縮因水膠比的調(diào)整增加較多。早期自收縮值(3d)與基準(zhǔn)混凝土基本持平,后期(90d)則比基準(zhǔn)混凝土高約20%。因此,配制高標(biāo)號混凝土?xí)r,粉煤灰摻量不宜過高,應(yīng)以小于35%為宜。3.4摻改性粉煤灰與礦粉活性的關(guān)系表2表6為同水膠比條件下,粉煤灰混凝土與礦粉混凝土的自收縮值的試驗(yàn)結(jié)果比較值。兩種混凝土中摻合料的摻量相同,均為20%和35%,礦粉混凝土的數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)。由表6可以看出,在配比相同的條件下,粉煤灰降低自收縮的作用明顯優(yōu)于礦粉。摻量增加,兩者差值增大;水膠比降低,兩者差值減小;早期(3d)差值大于后期(90d)。這與兩者活性的差異有關(guān)。礦粉活性高于粉煤灰,特別是在早期,考慮到兩者對強(qiáng)度的不同影響,在同標(biāo)號時,差值有所縮小,但粉煤灰仍然占優(yōu),摻量不大(20%)時,更為明顯。在當(dāng)前混凝土施工強(qiáng)度普遍超標(biāo)較高的情況下,從減少高強(qiáng)混凝土的自收縮與防止早期開裂角度看,摻加適量粉煤灰等量取代水泥比礦粉效果更佳。4粉煤灰混凝土自收縮(1)、粉煤灰混凝土的自收縮值與時間的關(guān)系,大致呈對數(shù)函數(shù)曲線。隨水膠比降低,亦即強(qiáng)度提高,混凝土自收縮值增大。在水膠比為0.32～0.40區(qū)間內(nèi)呈線性關(guān)系。(2)、同水膠比條件下,摻加粉煤灰能有效降低混凝土的自收縮,摻量越高,降幅越大;早期(3d)降幅高于后期(90d)。(3)、同標(biāo)號(R28=70MPa)條件下,摻量為20