摘 要:粉煤灰摻入混凝土中取代部分水泥不僅可以降低混凝土成本,還可以減輕煤廢料污染,緩解礦物能源危機(jī)。本文嘗試采用粉煤灰取代部分混凝土中膠凝材料—水泥,比較了在不同水膠比下不同的粉煤灰摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度、和易性的影響。試驗(yàn)表明:在混凝土中摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯胰〈嗖粌H強(qiáng)度可以滿足工程需要而且可以改善其和易性,降低成本。
關(guān)鍵詞:水膠比;粉煤灰;強(qiáng)度;混凝土
中圖分類號(hào): TB321 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1 引 言
近年來(lái)在混凝土的應(yīng)用中,開(kāi)裂的問(wèn)題相當(dāng)普遍。混凝土開(kāi)裂不僅影響混凝土的強(qiáng)度,更重要的是降低了混凝土的耐久性?；炷恋拈_(kāi)裂有設(shè)計(jì)的原因,也有材料的原因。就材料的原因來(lái)講,主要包括水泥的礦物成分,水泥的細(xì)度及混凝土中的水泥用量。為防止混凝土開(kāi)裂應(yīng)選用鋁酸三鈣含量低、比表面積恰當(dāng)?shù)乃?同時(shí)應(yīng)盡量降低水泥用量。
文獻(xiàn)表明:使用粉煤灰取代部分水泥,在基本不影響混凝土強(qiáng)度的情況下,它可以起到降低混凝土水化熱引起的溫度升高、防止混凝土開(kāi)裂、改善混凝土耐久性的作用。因而粉煤灰混凝土的推廣使用已成為發(fā)展趨勢(shì)之一。
粉煤灰摻入混凝土中,將對(duì)混凝土的用水量產(chǎn)生影響;同時(shí)用水量或者水膠比(W/ B) 的變化也將對(duì)粉煤灰混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。為使得粉煤灰混凝土的強(qiáng)度滿足工程需要,我們選取了幾個(gè)不同的水膠比,以不同的粉煤灰的摻量配制混凝土,進(jìn)行破型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)不同水膠比狀況下不同粉煤灰摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究,為工程推廣應(yīng)用提供借鑒。
2 原材料和試驗(yàn)方法
2. 1 原材料
(1) 水泥:采用P. O 32. 5R 江山水泥;
(2) 粉煤灰:采用鎮(zhèn)海發(fā)電廠的Ⅲ級(jí)粉煤灰,理化成分分析見(jiàn)表1 ;
(3) 砂:含水率為10 %的中砂;
(4) 石:粒徑為5～30 mm 的碎石;
(5) 外加劑:由于時(shí)間因素,我們采用了三乙醇胺早強(qiáng)劑,摻量為水泥量的0. 2 ‰。
2. 2 試驗(yàn)方案
在普通混凝土中,影響混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素為水泥強(qiáng)度等級(jí)和水灰比。同樣我們可以認(rèn)為在粉煤灰混凝土中,影響混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素為膠凝材料強(qiáng)度和水膠比。本試驗(yàn)中,膠凝材料強(qiáng)度近似轉(zhuǎn)化為粉煤灰摻量來(lái)表示。為了縮短試驗(yàn)時(shí)間,保證研究質(zhì)量,達(dá)到事半功倍的目的,我們采用了水膠比與粉煤灰摻量的雙因子水平正交試驗(yàn)方法。
參照J(rèn) GJ / T55 —96 和粉煤灰在混凝土施工技術(shù)規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定,普通混凝土的水膠比一般為0. 4～0. 6 ,因而本試驗(yàn)中水膠比暫且取0. 36 ,0. 40 ,0. 44 ;根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),在粉煤灰水泥中粉煤灰摻量一般在20 %～ 40 % , 我們把粉煤灰摻量定為10 % ,20 % ,30 % ,40 % ,50 %五個(gè)值。
本試驗(yàn)中,我們采用固定單位用水量,單位用水量選為195 kg/ m3 ;砂率初步選為35 %;隨粉煤灰摻量的增加,水泥用量相對(duì)減少。試件成型工藝流程如下:
(1) 準(zhǔn)備材料:各種材料,水泥、粉煤灰、三乙醇胺早強(qiáng)劑等;
(2) 物理、化學(xué)分析:主要測(cè)定粉煤灰的含水率、有機(jī)成分的含量及粉煤灰的細(xì)度;
(3) 確定配比、稱量:按照計(jì)算好的配比用天平稱量好各配比的重量;
(4) 攪拌:采用機(jī)械攪拌;
(5) 成型:采用一平方米強(qiáng)制式振動(dòng)臺(tái)振實(shí);
(6) 養(yǎng)護(hù):拆模前用塑料保鮮膜覆蓋,以保證含水率,外用灑水養(yǎng)護(hù);達(dá)到拆模強(qiáng)度,拆模后浸水養(yǎng)護(hù)(7 天) 。
(7) 破型:采用YZ2500 型壓力機(jī)測(cè)定本試樣的抗壓強(qiáng)度。
3 試驗(yàn)結(jié)果分析和討論
對(duì)試樣進(jìn)行破型試驗(yàn)后,可得到如表2 所示的結(jié)果。
根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以很明顯的得出如下結(jié)論:
(1) 在同一水膠比下混凝土的早期強(qiáng)度隨著粉煤灰的增加而降低;在同一水膠比的條件下,粉煤灰的摻入量越大,混凝土強(qiáng)度值越低。試塊的強(qiáng)度降低與粉煤灰的摻入量雖沒(méi)有明顯的線性關(guān)系,但顯然粉煤灰含量在10 %～30 %之間對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響不是很大,粉煤灰摻量不大于30 %時(shí),混凝土的早期強(qiáng)度都達(dá)到C25 以上。而且由于粉煤灰的二次水化作用,可以預(yù)測(cè)其晚期強(qiáng)度不會(huì)低于不摻粉煤灰的混凝土,同時(shí)可以節(jié)約水泥,明顯的改善混凝土的和易性,故完全可以滿足工程實(shí)際的需要。
(2) 在特定的水膠比下粉煤灰的摻量在30 %～40 %之間混凝土的早期強(qiáng)度有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn),即粉煤灰摻量一旦超過(guò)了30 % ,其強(qiáng)度將有一個(gè)明顯的下降區(qū)間。分析認(rèn)為:摻和料摻量過(guò)大時(shí),膠凝材料總量中的水泥熟料含量相對(duì)較少,熟料水化生成的Ca (O H) 2 量較少,減少了摻和料水化反應(yīng)生成C2S2H 的比例,有些摻和料顆粒沒(méi)有參與反應(yīng),難以有足夠的生成物填充周圍的空隙,所以摻和料摻量超過(guò)一定范圍時(shí),混凝土強(qiáng)度會(huì)隨摻和料摻量的增大(水泥用量減少) 呈明顯下降趨勢(shì),試驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本吻合,故單純的用粉煤灰高比例的取代水泥是不可行的。
(3) 在同一粉煤灰含量中,水膠比不同對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也是不同的。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,粉煤灰的摻入量到一定程度,水膠比對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響逐漸減少。
(4) 在整個(gè)試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)摻入粉煤灰的混凝土的粘聚性都比普通混凝土要好,同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉煤灰摻量增大時(shí),混凝土的和易性有所改善。這說(shuō)明粉煤灰對(duì)混凝土的和易性是有利的。
(5) 本次試驗(yàn)所采取的加粉煤灰的方法不同于以往的等量取代法、超量取代法和外摻法。這是我們探索新方法的一種嘗試; 另一方面,由于時(shí)間因素,我們只研究了粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度(既不利方面) ,而養(yǎng)護(hù)齡期是決定粉煤灰混凝土強(qiáng)度高低的另一個(gè)重要因素,隨著養(yǎng)護(hù)齡期增大,對(duì)粉煤灰混凝土強(qiáng)度發(fā)展是相當(dāng)有利的。在實(shí)際工程中,我們完全可以綜合考慮成本造價(jià)、施工工期等因素來(lái)決定粉煤灰的最佳摻量。
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