關(guān)于粉煤灰、外加劑對混凝土強(qiáng)度的影響

1、粉煤灰混凝土強(qiáng)度特性試驗研究2010-1-26作者: 李金奎，張岳文，閆蕾 摘要：本文對九龍矸石電廠粉煤灰進(jìn)行了物化試驗研究，得到了該電廠粉煤灰的詳細(xì)物化特性，并以此為替砂進(jìn)行了高摻入量混凝土強(qiáng)度試驗室試驗，得出了高摻量粉煤灰混凝土水化熱、早期強(qiáng)度及中后期強(qiáng)度與齡期的變化規(guī)律：粉煤灰可以降低混凝土中水泥的水化熱，推遲水化熱的峰值；在粉煤灰混凝土初期，粉煤灰顆粒對水泥顆粒的解絮作用,使粉煤灰早期強(qiáng)度較低。隨著粉煤灰活性的激發(fā)，中后期粉煤灰混凝土強(qiáng)度增加快，強(qiáng)度高，耐久性高。并將試驗成果在井下巷道噴射混凝土中進(jìn)行了應(yīng)用，實測表明高摻量粉煤灰混凝土滿足井巷工程中支護(hù)要求，28天取芯強(qiáng)度略高

2、于實驗室試塊強(qiáng)度。粉煤灰混凝土技術(shù)中，同源同性粉煤灰的摻入量是粉煤灰強(qiáng)度特性影響的主要因素之一，優(yōu)化摻入量應(yīng)兼顧混凝土早期強(qiáng)度及中后期強(qiáng)度。0 緒言 在混凝土工程中引入粉煤灰作為原料，形成了有高耐久性、高流動性和體積穩(wěn)定性的粉煤灰混凝土。在混凝土中引入較高摻入量的粉煤灰，改善了混凝土的某些性能，如降低了混凝土的水化熱，增強(qiáng)了混凝土抗化學(xué)腐蝕性能等。高摻量粉煤灰混凝土的的力學(xué)性能及工程應(yīng)用是21世紀(jì)混凝土技術(shù)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，而且值得繼續(xù)深入研究。以下對高量的粉煤灰混凝土強(qiáng)度特性進(jìn)行了試驗研究，得到了有意義的結(jié)論。 1 試驗原材料 1.1 粉煤灰 試驗原材料取自九龍矸石電廠粉煤灰，進(jìn)行了色澤、密

3、度、細(xì)度、含水率及微觀結(jié)構(gòu)試驗研究。含水率為1.34%,較GB15961991和JGJ1281986的規(guī)定1略大。建議在使用前應(yīng)對粉煤灰含水率進(jìn)行量測，并采取干燥措施，以免導(dǎo)致其顆粒固結(jié)成塊及影響其活性。 試驗結(jié)果表明該電廠粉煤灰屬于低鈣灰，屬于III粉煤灰，達(dá)到了美國ASTM的F類粉煤灰的要求SiO2Al2O3Fe2O3的含量不得低于70。但其燒失量較大。高于GBJ1461990、GB15961991和JGJ1986規(guī)定三級粉煤灰燒失量不得低于8。建議應(yīng)控制燒失量，因為燒失量直接影響著粉煤灰混凝土的需水量、外加劑及強(qiáng)度特性。 1.2 其他原料 試驗中水泥采32.5普通硅酸鹽水泥。其主要化學(xué)成

4、分見表3所列。試驗中試驗細(xì)骨料采用當(dāng)?shù)丶?xì)河砂，細(xì)度模數(shù)為2.2。粗骨料為一級配人工碎石，最大粒徑為20mm。外加劑采用NF高效減水劑，試驗中采用引用自來水。 2 高摻量粉煤灰混凝土配比參數(shù) 根據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計技術(shù)規(guī)定(JGJ5581)，計算出基準(zhǔn)混凝土的材料，用粉煤灰外加法進(jìn)行計算調(diào)整。 3 試驗結(jié)果及分析 3.1試驗結(jié)果 3.2試驗結(jié)果分析 1)粉煤灰混凝土水化熱分析 粉煤灰混凝土中水泥水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水化熱能使混凝土溫升增大,在水化的過程中1g硅酸鹽水泥總放熱高達(dá)500J,如果熱量沒有散失,混凝土內(nèi)部溫度可以高達(dá)75?；炷翆?dǎo)熱性能差,混凝土硬化初期易造成內(nèi)外溫差,使用手冊混凝土

5、內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土力學(xué)特性弱化。各種混凝土內(nèi)部水化熱隨著齡期的增加而升高,在5天后，基本上水化反應(yīng)結(jié)束，水化熱大約占7天的95.4,在混凝土中加入粉煤灰會降低水化熱。粉煤灰的加入推遲了混凝土中水化熱梯度峰值。這是由于粉煤灰中微小顆粒在水泥水化過程中能使水泥的絮凝解絮并使水泥顆粒分散，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)降低粘度，減小顆粒之間的摩擦力，可以大大地降低水泥水化熱，推遲了水化熱梯度峰值，顯著地改善混凝土的溫升，改善了混凝土早期內(nèi)部結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能。 1）粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律 粉煤灰混凝土強(qiáng)度與粉煤灰的摻入量、養(yǎng)護(hù)的齡期密切相關(guān)。粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度問題一直是國內(nèi)外學(xué)者及工程界關(guān)注的問題。

6、為了便于分析，將混凝土前7天前的強(qiáng)度稱為混凝土的早期強(qiáng)度，混凝土7天以后強(qiáng)度稱為中后期強(qiáng)度。 2）粉煤灰混凝土中后期強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律 粉煤灰混凝土試塊試驗強(qiáng)度峰值為63天的26.9MPa，試塊28天強(qiáng)度為21.4MPa,7-28天強(qiáng)度增長梯度為 0.505, 試塊49天強(qiáng)度為26.4 MPa, 為峰值強(qiáng)度的98.1,28-49天強(qiáng)度增長梯度為0.238。49-63天試塊強(qiáng)度增長梯度為0.033。高摻量粉煤灰混凝土中后期強(qiáng)度隨著齡期增長可分為三個階段：728天快速增長段，2849天緩慢增長階段及4963天平穩(wěn)增長階段。表明粉煤灰在混凝土中后期強(qiáng)度上有很大的貢獻(xiàn)。 3) 粉煤灰混凝土強(qiáng)度特性機(jī)理分析

7、粉煤灰中主要含有活性SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3能與Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)生成具有膠凝性質(zhì)的水化硅鋁酸鈣。在混凝土中摻入粉煤灰初期，粉煤灰中活性物質(zhì)玻璃微珠吸附一層水膜，粉煤灰的活性難以很快激活。又由于粉煤灰顆粒對水泥顆粒的解絮作用,故粉煤灰早期強(qiáng)度較低。經(jīng)過一定齡期的養(yǎng)護(hù)，粉煤灰混凝土中粉煤灰顆粒分散于水泥漿體中，與水泥漿體結(jié)合密實，在玻璃微珠表面形成一層較堅硬的水化凝膠，故中后期粉煤灰混凝土強(qiáng)度增加較快。試驗結(jié)果可知，高摻量粉煤灰混凝土的中后期強(qiáng)度梯度增長快，強(qiáng)度較高，對于提高混凝土的耐久性具有重大意義。 4 工程應(yīng)用 高摻量粉煤灰混凝土在峰峰集團(tuán)有限公司九龍礦進(jìn)行井下巷道支護(hù)試驗，試

8、驗選擇具有代表性4段巷道100米進(jìn)行了試驗，巷道參數(shù)見表所列，并進(jìn)行了頂板噴層高摻量粉煤灰混凝土變形量測及強(qiáng)度檢驗，粉煤灰混凝土支護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定時間為2124天，圍巖的變形速度最大在施工后前10天，圍巖處于積極活動期；施工后1015天消極活動期；施工后1524天是趨于穩(wěn)定期；施工后24天后進(jìn)入相對穩(wěn)定期，在此期間如果沒有外力的影響，巷道具有一定的穩(wěn)定性。現(xiàn)場粉煤灰混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律與實驗室試驗的結(jié)果類似，現(xiàn)場取芯強(qiáng)度略高于實驗室試塊強(qiáng)度，滿足現(xiàn)場要求。 5 結(jié)論 1）粉煤灰性質(zhì)變異因素很多，在進(jìn)行粉煤灰混凝土技術(shù)時應(yīng)對粉煤灰物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)成分進(jìn)行分析，以便于確定合理配比。 2) 在混凝土中

9、摻入粉煤灰可以降低水泥的水化熱，推遲水化熱的峰值。 3）在粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度方面早期強(qiáng)度較低，但增長速度較快，并得出了相應(yīng)的擬合計算公式。 4）高摻量粉煤灰混凝土中后期強(qiáng)度隨著齡期增長可分為三個階段：728天快速增長段，2849天緩慢增長階段及4963天平穩(wěn)增長階段，49天強(qiáng)度可達(dá)峰值強(qiáng)度的98.1%。粉煤灰在混凝土中后期強(qiáng)度上有很大的貢獻(xiàn)。 5）粉煤灰混凝土支護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定時間為2124天，圍巖的變形速度最大在施工后前10天，圍巖處于積極活動期；施工后1015天消極活動期；施工后1524天是趨于穩(wěn)定期；施工后24天后進(jìn)入相對穩(wěn)定期，在此期間如果沒有外力的影響，巷道具有一定的穩(wěn)定性。 6）粉

10、煤灰混凝土技術(shù)中，同源同性粉煤灰的摻入量是粉煤灰強(qiáng)度特性影響的主要因素，優(yōu)化摻入量應(yīng)兼顧混凝土早期強(qiáng)度及中后期強(qiáng)度。 7）高摻量粉煤灰混凝土中后期強(qiáng)度梯度增加快，強(qiáng)度高，耐久性高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 以下部分為網(wǎng)上摘錄隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和建筑業(yè)的發(fā)展，粉煤灰以其廉價、環(huán)保和實用性得到越來越廣泛的應(yīng)用，并逐步成為混凝土組成材料中不可或缺的一種.在混凝土中摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯业攘炕虺刻娲嗖粌H可以節(jié)約水泥用量，降低混凝土的生產(chǎn)成本，而且可以極大改善混凝土的和易性，增強(qiáng)混凝土的施工性能、提高混凝土密實度，從而提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性.在配制普通和特種混凝土?xí)r，通過粉煤灰和外加劑的“雙摻”技術(shù)可以有效降低混凝土的水化熱、延緩混凝土溫峰值到來的時間，減小混凝土的內(nèi)外溫差.1、粉煤灰分為、級。級粉煤灰不能用于結(jié)構(gòu)部位混凝土。粉煤灰主要用來替代水泥，降低成本。同時提高混凝土的耐久性和后期強(qiáng)度。摻加粉煤灰后混凝土早期強(qiáng)度會降低，后期強(qiáng)度會有較大提升。質(zhì)量差的粉煤灰主要指細(xì)度為級的粉煤灰，他對強(qiáng)度有