粉煤灰在商品混凝土中的試驗(yàn)研究

[摘 要] 通過(guò)試驗(yàn)研究粉煤灰用作商品混凝土的摻合料，提出應(yīng)用理論依據(jù)和方法，更好地開(kāi)發(fā)和利用粉煤灰，使粉煤灰變廢為寶。

[關(guān)鍵詞] 試驗(yàn)；粉煤灰；配合比

[中圖分類號(hào)] TU528.04 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1009－0142（2006）02－0011－03

　　我國(guó)是世界上的產(chǎn)煤大國(guó)，而燃煤發(fā)電又是電力工業(yè)的主體，因此說(shuō)我國(guó)有著十分豐富的粉煤灰資源。根據(jù)資料記載我國(guó)粉煤灰排放量逐年呈上升趨勢(shì)，鑒于資源能源和環(huán)保部門的迫切要求，粉煤灰的開(kāi)發(fā)和利用已成為我國(guó)資源綜合利用的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。

1 粉煤灰用作商品混凝土的摻合料

　?。?）能改善拌和物的和易性，減少離析和泌水性，易于運(yùn)輸和澆灌成型，明顯提高商品的可泵性。

　?。?）可降低的水化熱，適于大體積混凝土中應(yīng)用，可減少混凝土的收縮性。

　　（3）可提高的后期強(qiáng)度，可增強(qiáng)混凝土的耐久性，降低的透水性，提高抗?jié)B性。

　?。?）替代部分水泥，降低商品混凝土的成本。

2 用粉煤灰做泵送混凝土摻合料的對(duì)比試驗(yàn)

　　配合比的設(shè)計(jì)參照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（ JGJ55-81 ） 和泵送混凝土施工技術(shù)規(guī)程（YBJ220-90）執(zhí)行，以基樣混凝土配合比為基礎(chǔ)，按等強(qiáng)度等級(jí)原則，具體計(jì)算配合比水泥、砂、石、水、外加劑等用量；混凝土的試配強(qiáng)度按《GB107-87》執(zhí)行；參照《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146-90設(shè)計(jì)粉煤灰混凝土配合比參數(shù)。

　　我們此次試配的粉煤灰泵送混凝土的強(qiáng)度等級(jí)分別為C20、C30、C40、C50。粉煤灰取代水泥量分別為：

C20：8%，10%，12%

C30：8%，10%，12%，15%，18%

C40：8%，10%，12%，15%

C50：12%，15%，18%

　　粉煤灰超量系數(shù)K 為1.2～1.5每m3 混凝土的水泥用量C=Co.(1-X%),(X%為粉煤灰取代的水泥百分率，Co 為基礎(chǔ)混凝土的每m3 用量)。

　　每m3混凝土的粉煤灰用量Ft=Co×X×(1.2～1.5)(Ft 為粉煤灰的用量，Co X%同上，1.2～1.5 是超量系數(shù))。

　　以C20 混凝土為例，計(jì)算粉煤灰取代水泥率%，超量系數(shù)為1.2 的粉煤灰混凝土配合比：基礎(chǔ)混凝土配合比Co=374,Wo=176,So=714,Go=166（單位均為kg/m3,下同）

C=374×（1-8）=344

Ft=Co×8%×1.2=374×1.2=36

S=So-（36-374×8%）=714-6=708

G=Go=1 168

W=Wo=176

　　所有粉煤灰泵送混凝土配合比均按此方法計(jì)算而得，以下不再撰述。

3 試配混凝土的拌制和坍落度的觀測(cè)

　　我們知道在泵送商品混凝土中，坍落度的控制是一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)，坍落度損失的快慢將直接影響到混凝土運(yùn)輸和澆搗，因此對(duì)混凝土坍落度的控制將作為我們?cè)囼?yàn)的主要內(nèi)容之一。我們?cè)O(shè)定的泵送混凝土初始坍落度在15～20 cm 之間，停1.5 h 保持在12～18 cm 之間。我們的試驗(yàn)方法是，采取30 l 強(qiáng)制式攪拌機(jī)，使用同摻法干攪30 s，加入設(shè)計(jì)用水量拌和3 min，測(cè)其初始坍落度，并模擬商品混凝土的運(yùn)輸過(guò)程靜停5 min 轉(zhuǎn)0.5 min。拌合物分為出機(jī)成型，0.5 h 成型，1 h 成型和1.5 h 成型，并同時(shí)測(cè)試觀察坍落度的攪拌情況。

　　由上述實(shí)例測(cè)數(shù)值可見(jiàn)，坍落度的損失情況基本與我們?cè)O(shè)定的控制區(qū)域吻合。值得一提的是，試配混凝土?xí)r必須嚴(yán)格控制用水量，因?yàn)榘韬纤炷撂涠鹊挠绊懱貏e敏感，施工中更應(yīng)加計(jì)算。4 各等級(jí)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果和強(qiáng)度的齡期曲線．

　　我們這次試驗(yàn)共配制了C20、C30 卵石混凝土、C40、C50 碎石混凝土四個(gè)不同強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土配合比，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，共制作了強(qiáng)度試塊400 余組，針對(duì)粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)的特點(diǎn)，分別留置了7、28、60、90、180 d 五個(gè)齡期的強(qiáng)度試塊，用以進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比。我們選擇了如下方法繪制其關(guān)系曲線：

　　在試驗(yàn)中，各強(qiáng)度等級(jí)的粉煤灰混凝土都選擇幾種不同的粉煤灰取代水泥率。針對(duì)各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，我們選擇地將其粉煤灰取代水泥率固定不變，而將每一粉煤灰取代水泥率中之最小粉煤灰超量系數(shù)（1.2）和最大超量系數(shù)（1.5）取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)邏列出，用來(lái)繪制試驗(yàn)配混凝土強(qiáng)度與齡期，粉煤灰取代水泥率及超量系數(shù)的關(guān)系曲線。具體見(jiàn)圖1、2、3、4。

5 其它試驗(yàn)

　　除上述試驗(yàn)外，我們還針對(duì)摻粉煤灰混凝土進(jìn)行了鋼筋銹蝕、抗凍性和滲透性試驗(yàn)。

　　（1）銹蝕試驗(yàn)我們采取國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JC475-92》，鋼筋銹蝕快速試驗(yàn)方法（硬化砂漿法），使用HDV-7 晶體管恒電位儀，根據(jù)電位-時(shí)間曲線判斷砂漿中的水泥，粉煤灰對(duì)鋼筋銹蝕影響。試驗(yàn)時(shí)，我們根據(jù)粉煤灰混凝土的粉煤灰最小摻量制作了三組試件進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果屬鈍化曲線，表明陽(yáng)極鋼筋表面鈍化膜完好無(wú)損，因此可以說(shuō)明在粉煤灰混凝土中，粉煤灰對(duì)鋼筋是無(wú)害的。

　?。?）凍性能試驗(yàn)：我們對(duì)四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的粉煤灰混凝土，分別取粉煤灰最小量和最大摻量的試塊做了50 次凍融循環(huán)試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果滿足混凝土抗凍性能要求，混凝土試件外觀完好。

　?。?）滲性能試驗(yàn)：同樣我們也分別取粉煤灰最小摻量和最大摻量及基準(zhǔn)試件，進(jìn)行抗?jié)B性試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)在抗?jié)B指標(biāo)為S12 時(shí)未發(fā)現(xiàn)滲透，可見(jiàn)摻粉煤灰的混凝土能提高混凝土的抗?jié)B性能。

6 結(jié)論

　　摻粉煤灰泵送混凝土的后期強(qiáng)度表2。

　?。?）從強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果和上表可以看出，粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度偏低，除C20、C50 混凝土28 d 強(qiáng)度接近混凝土強(qiáng)度等級(jí)，其余C30、C40 混凝土強(qiáng)度均低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，但隨齡期的增長(zhǎng)，粉煤灰的強(qiáng)度增長(zhǎng)的幅度較大，齡期為180 d 的強(qiáng)度比28 d 強(qiáng)度增加最大43%，最小38%，可見(jiàn)后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)值是比較可觀的。根據(jù)幾年應(yīng)用商品混凝土的經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為28 d 強(qiáng)度偏低的原因是由于混凝土內(nèi)摻緩凝劑造成的，而個(gè)別試塊強(qiáng)度的忽高忽低是由于人工制作試塊的差異性溫度偏低造成的，但混凝土的后期強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)，均超過(guò)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。

　　（2）粉煤灰混凝土的強(qiáng)度一般情況下，隨粉煤灰取代水泥率的增大，其后期強(qiáng)度有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在同一粉煤灰取代率下，強(qiáng)度隨粉煤灰超量系數(shù)的變化無(wú)明顯差異。

　?。?）通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析和研究，對(duì)各強(qiáng)度等級(jí)粉煤灰混凝土，我們推薦最佳配合比見(jiàn)表3、4、5、6。

　　表3 C20 礦渣32.5 級(jí)水泥（中砂5～20 mm 卵石）

7 綜合效益分析

　　通過(guò)試驗(yàn)我們了解到，粉煤灰混凝土可以取代一定量的水泥，而又能改善混凝土的和易性，易于澆搗。C30 混凝土粉煤灰取代水泥率12%，超量系數(shù)為1.4 為例來(lái)說(shuō)明其節(jié)約水泥情況，其每m3 取代水泥率為55.14 kg,粉煤灰摻量為77.62 kg，水泥每t 320元，粉煤灰每t 75 元，每m3 節(jié)約價(jià)值：0.05544×320-0.07762×75=17.74-5.82=11.92 元?？梢?jiàn)粉煤灰混凝土其粉煤灰用量越大，其經(jīng)濟(jì)效益更明顯。

8 結(jié)束語(yǔ)