高掺量粉煤灰对水泥混凝土的影响

高掺量粉煤灰对水泥混凝土的影响

达生润

海南省交通工程检测中心 海南海口  570100

摘要：通过设计一系列的水泥混凝土配合比，对其不同龄期的混凝土强度和弹性模量进行检测，分析高掺量粉煤灰对水泥混凝土强度及弹性模量值的影响，为工程实际过程中设计混凝土配合比提供一定的帮助。

关键词：混凝土强度；弹性模量；粉煤灰；高掺量

1前言

伴随科学技术的发展,工程技术和各种社会需求也不断增长,工程中使用的水泥混凝土除了保证工程质量以外,还要追求较高的经济价值和实用性。这样,多组分混凝土在实际生产过程中的应用也越来越普及。现代工程施工中的水泥混凝土主要以强度,坍落度作为控制指标外,经常还需要规定混凝土的抗渗、抗冻、以及弹性模量值。在计算钢筋混凝土的变形,裂缝扩展及大体积混凝土的温度应力时,施工单位都需要准确了解对应水泥混凝土的弹性模量值。在施工过程中,也经常出现混凝土强度达到设计要求而弹性模量偏低,使混凝土构件变形较大而不能正常使用,导致混凝土结构失衡而发生工程质量事故。本研究主要讨论高掺量粉煤灰对水泥混凝土强度及混凝土弹性模量的影响。

2 试验情况及其设计原理

2.1 材料信息及加工方式

水泥:P·0 42.5 各项技术指标均符合国家标准的规定；细骨料:机制砂,细度模数2.8；粗骨料:5-31.5m m连续继配；粉煤灰:F类粉煤灰；搅拌方式采用120型生产用强制式搅拌机。

2.2 试验方案

2.2.1 在用水量不变的情况下，采用粉煤灰掺量为20%、30%、40%时，对应水胶比为0.54、0.49、0.43的不同配合比，制作水泥混凝土A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3。分别对9个配合比的水泥混凝土制作6组抗压强度试件和1组弹性模量试件。待抗压强度试件的龄期达到1天、3天、7天、28天、56天、90天时，进行各配合比的水泥混凝土抗压强度检测；待弹性模量试件达到28天龄期时，进行各配合比的水泥混凝土弹性模量检测。

2.2.2 根据试验方案设计如下配合比以进行数据收集：

表1 试验方案配合比详细数据表

3 试验数据分析 

根据设计试验方案收集整理出的数据如下表：

表2 试验方案各配合比检测结果统计表

3.1 高掺量粉煤灰对混凝土强度的影响

3.1.1 各配合比的水泥混凝土抗压强度随龄期增长的变化情况。由时间—强度曲线1可以看出：粉煤灰掺量在20%至40%时，混凝土强度均呈现非均速增长的情况，且强度在前28天增长速度较大、在第56天之后增长速度明显放缓。

图1 时间—强度曲线图

3.1.2 水胶比不变时，各配合比的水泥混凝土抗压强度随龄期增长的变化情况。由时间—强度曲线2、3、4可以看出：粉煤灰掺量在20%至40%时，同一水胶比的水泥混凝土，混凝土强度除了呈现在前28天增长速度较大、在第56天之后增长速度明显放缓的现象外，还出现随着粉煤灰掺量的增加，前期的混凝土强度增长越慢的情况。

图2 时间—强度曲线图

图3 时间—强度曲线图

图4 时间—强度曲线图

3.1.3 粉煤灰掺量不变时，各配合比的水泥混凝土抗压强度随龄期增长的变化情况。由时间—强度曲线6、7、8可以看出：粉煤灰掺量在20%至40%时，同一粉煤灰掺量的水泥混凝土，混凝土强度除了呈现在前28天增长速度较大、在第56天之后增长速度明显放缓的现象外，还出现随着水胶比的减小，最终混凝土强度增加的情况。

图5 时间—强度曲线图

图6 时间—强度曲线图

图7 时间—强度曲线图

3.2 高掺量粉煤灰对混凝土弹性模量值的影响

3.2.1 粉煤灰掺量不变时，各配合比的水泥混凝土弹性模量值随水胶比增加的变化情况。

    由弹性模量变化曲线1可以看出，粉煤灰掺量在20%至40%时，水胶比越大28天弹性模量越小。

图8 弹性模量变化曲线图

3.2.2 水胶比不变时，水泥混凝土弹性模量值随粉煤灰掺量增加的变化情况

    由弹性模量变化曲线2可以看出，粉煤灰掺量在20%至40%时，随着粉煤灰掺量的增加混凝土弹性模量值越小，但影响不是很明显。

图9 弹性模量变化曲线图

3.3 综合分析

由时间—强度曲线1、2、3、4、5、6、7可以看出：水胶比是决定混凝土最终强度的主要因素；高掺量粉煤灰会影响混凝土强度增长速度，尤其是前期前度增长速度；由弹性模量变化曲线1、2可看出：水胶比对混凝土弹性模量值有一定的影响；粉煤灰掺量对混凝土弹性模量值的影响不是很大。

4 结论

经过试验研究与对工程实体检测，得到以下结论：

一，高掺量粉煤灰水泥混凝土强度同样取决于水胶比。高掺量粉煤灰水泥混凝土和普通水泥混凝土的强度一样会随着水胶比的变大而变小。这就要求我们在工程实际中，根据客观情况和需求选择合适的水胶比来确定混凝土的配合比。

二，高掺量粉煤灰在代替水泥参入混凝土中时，能够提高混凝土的和易性，但是会降低混凝土前期强度，使混凝土达到最终强度的时间延长。在工程实际过程中，如果对前期强度要求不高时，可以酌情考虑增加粉煤灰的掺量，这样不但有助于提高混凝土的和易性，而且可以降低混凝土的水化热反应，防止裂纹发生。

三，高掺量粉煤灰的参入和水胶比均会影响混凝土弹性模量值，但不是影响混凝土弹性模量值的决定性因素。因此，在工程实际过程中，需要提高混凝土弹性模量时，不能一味的提高混凝土的强度，或者通过提高粉煤的掺量来提高混凝土的弹性模量值。

结语：综上所述，我们在实体工程施工时，在一些工期要求不是很紧迫、构筑物不需要太高早期强度时，可以通过提高粉煤灰的掺量来降低混凝土的成本，同时还可以提高混凝土的和易性及耐久性。

参考文献：

[1]焦亚明, 朱效荣, 魏秀军. 设计参数对混凝土弹性模量的影响[J].辽宁建材,2008.2

[2] 中华人民共和国行业标准. 普通混凝土配合比设计规程(JGJ 55-2000)[S]. 中华人民共和国建设部, 2000.

[3] 中国工程建筑标准化协会标准. 高性能混凝土应用技术规程(CECS 207:2006)[S]. 中国工程建筑标准化协会, 2006.

[4] 中华人民共和国国家标准. 普通混凝土力学性能试验方法标准(GB 50081-2002)[S]. 中华人民共和国, 2002.