溫以華

(山東省聊城市水利工程總公司,山東聊城 252000)

1 概述

我國的粉煤灰產(chǎn)量大,環(huán)境污染嚴重,開發(fā)以粉煤灰為主的混凝土摻合料應大力提倡;但長期以來,人們普遍認為,在混凝土中摻入粉煤灰,會導致混凝土強度明顯降低,以至于人們總是以消極的態(tài)度對待粉煤灰在混凝土中的應用,認為在混凝土中是以降低強度為代價而利用了粉煤灰,對粉煤灰利用持謹慎態(tài)度。但近年來的實踐證明,粉煤灰是一種理想的混凝土微粉填充材料,優(yōu)質粉煤灰具有顆粒細,含有大量硅、鋁活性成分,具有較好的“活性效應”、“界面效應”、“微粒效應”及“減水效應”等多種綜合效應。摻入混凝土中在保持有關力學性能的前提下,能大量代替水泥,提高混凝土的可泵性及混凝土的體積穩(wěn)定性等。

2 原材料性能

2.1 水泥

試驗研究主要采用了山水普通硅酸鹽水泥,見表 1。

2.2 砂

砂采用泰安中砂,質量指標均符合 JGJ52-92要求。

2.3 碎石

采用濟南產(chǎn)石灰?guī)r碎石,粒徑 5～25mm連續(xù)級配,各項質量指標均符合 JGJ-53-92要求。

2.4 外加劑

采用聊城龍大建材公司生產(chǎn)的 LJB泵送劑、LJP膨脹劑,其各項性能指標均符合有關國家質量標準。

2.5 粉煤灰的基本性能

試驗主要選用了濟寧電廠排放原狀灰。表 2為粉煤灰的化學成分及物理性能;表 3是采用激光顆粒分析儀測定的顆粒分布狀況;圖 1為電鏡照片;圖 2為顆粒分布曲線。

從表 2可以看出,濟寧粉煤灰含有大量 SiO2、Al2O3,細度(45μm篩篩余)、需水量比、燒失量、SO3等幾項主要指標均能達到《粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范》(GBJ146-90)的Ⅱ級灰的指標要求,可用于鋼筋混凝土工程中。

從表 3、圖 2中可以看出,濟寧粉煤灰顆粒粒度小于45μm的數(shù)量占 80.8%,并且顆粒的形狀以球形為主。具有這類結構的粉煤灰摻入混凝土后,能夠起到較高的“活性效應”、“界面效應”、“微粒效應”以及“減水效應”等多種復合效應,可以大量替代水泥,減少混凝土的水化熱,改善混凝土界面粘結強度。

表1 水泥性能檢驗結果

表2 粉煤灰的化學成分及物理性質

3 摻粉煤灰對混凝土性能的影響

3.1 粉煤灰對混凝土拌和物和易性的影響

優(yōu)質粉煤灰摻入混凝土中,能夠改善混凝土拌和物的和易性。我們主要研究單摻粉煤灰及粉煤灰和外加劑復合使用時,對混凝土拌和物的減水率、坍落度及坍落度損失進行試驗研究,其試驗結果見表 5。由表中結果可以看出:

(1)粉煤灰取代水泥率為 20%～50%時,在坍落度比空白混凝土增大 20～40mm的條件下,減水 4.6%～12.6%,單摻粉煤灰混凝土用水量均低于空白混凝土。

(2)粉煤灰取代水泥率為 20%～50%時,粉煤灰與泵送劑雙摻入混凝土中,在混凝土出機坍落度較空白混凝土增大185～210 mm,達到 230～255 mm的前提下,減水率達到16%～24.7%;坍落度損失緩慢,30、90分鐘坍落度仍保留在 240～250mm、220～235mm,保塑效果良好。

(3)粉煤灰取代水泥率為 20%～50%時,粉煤灰與泵送劑、膨脹劑三摻入混凝土中,在出機坍落度較空白混凝土提高 195～210 mm,達到 240～255 mm的前提下,減水率達到17%～27.8%,30、90分鐘坍落度分別保留在 235～245mm、205～230mm,坍落度損失緩慢。

表3 濟寧粉煤灰的顆粒粒度分布

圖1

圖2

3.2 對混凝土抗壓強度的影響

優(yōu)質粉煤灰具有顆粒細,含有大量硅、鋁活性成分,具有較好的“活性效應”、“界面效應”、“微粒效應”及“減水效應”等多種綜合效應。摻入混凝土中在保持有關力學性能的前提下,能大量代替水泥,在此主要研究了粉煤灰對混凝土的抗壓強度的影響。

采用超量取代法進行抗壓強度試驗?；鶞驶炷撂涠瓤刂圃?40～60 mm,摻粉煤灰及外加劑的混凝土坍落度控制在 230～250mm左右,試驗結果見表 4、表 5所示。從表中的試驗結果可以看出摻加粉煤灰混凝土有以下基本規(guī)律:

(1)單摻粉煤灰的混凝土抗壓強度均遠低于基準混凝土的抗壓強度,并隨粉煤灰取代水泥率的增加而降低幅度增大。當粉煤灰取代水泥率達到 50%時,其 28d抗壓強度降低幅度達到 38%,強度降低顯著。單摻粉煤灰的取代水泥率應控制在 30%以內。這主要是因為粉煤灰活性效應低于水泥的原因造成的。

表4 單摻粉煤灰對混凝土性能的影響

(2)摻加粉煤灰混凝土的后期強度增長幅度高于基準混凝土。單摻粉煤灰水泥取代率 30%以內,后期強度較基準混凝土增長幅度大,提高幅度在 10～20%。

(3)粉煤灰與LJB泵送劑復合使用,坍落度達到 230～250 mm的條件下,除早期強度(7d以內)有時略低于空白混凝土外,其它各齡期抗壓強度均高于基準混凝土。粉煤灰取代水泥率為30%時,28 d、60 d、90 d、180 d抗壓強度較空白混凝土提高49%、47%、49%、61%,強度大幅度增長。原因是粉煤灰與 LJB泵送劑復合使用,減水率提高,水膠比降低,充分發(fā)揮粉煤灰的“微粒效應”,使混凝土的抗壓強度明顯提高。

(4)在混凝土中,粉煤灰與 LJB泵送劑、LJP膨脹劑復合使用效果更為顯著。在粉煤灰與膨脹劑雙取代水泥的條件下,雙摻混凝土的各強度值均高于基準混凝土。28 d抗壓強度較空白可提高 49%,180 d抗壓強度較空白可提高 66%。提高強度的主要原因,粉煤灰與泵送劑、膨脹劑復合混凝土減水效果好,水膠比低,“微粒效應”增強,外加劑對粉煤灰“活性效應”有激發(fā)作用,使抗壓強度顯著提高。

表5 粉煤灰與外加劑對混凝土性能的影響

4 結語

試驗結果表明:(1)混凝土中摻入優(yōu)質粉煤灰能顯著提高混凝土拌和物的和易性,尤其是粉煤灰與泵送劑、膨脹劑復合使用時,粉煤灰與外加劑之間能夠優(yōu)勢互補,充分發(fā)揮優(yōu)質粉煤灰球形顆粒的潤滑滾珠效果及外加劑的高效減水增強保塑功能,顯著降低單方混凝土用水量,提高流動性,減少坍落度損失,減少泌水,防止混凝土離析,提高混凝土的可泵性。(2)單摻粉煤灰的混凝土抗壓強度均遠低于基準混凝土的抗壓強度,并隨粉煤灰取代水泥率的增加而降低幅度增大。摻加粉煤灰混凝土的后期強度增長幅度高于基準混凝土。單摻粉煤灰水泥取代率 30%以內,后期強度較基準混凝土增長幅度大,提高幅度在 10～20%。(3)粉煤灰與 LJB泵送劑復合使用,坍落度達到 230～250mm的條件下,除早期強度(7 d以內)有時略低于空白混凝土外,其它各齡期抗壓強度均高于基準混凝土。(4)粉煤灰與 LJB泵送劑、LJP膨脹劑復合使用效果更為顯著。在粉煤灰與膨脹劑雙取代水泥的條件下,雙摻混凝土的各強度值均高于基準混凝土。28 d抗壓強度較空白混凝土可提高 49%,180 d抗壓強度較空白混凝土可提高 66%。

[1]溫以華.粉煤灰泵送高性能混凝土的試驗研究.山東大學.碩士論文2006.6

[2]曹光倫,程春其.配制高性能混凝土的理想摻和料——粉煤灰.當代建設.2001.No.4

[3]劉旭晨.大摻量粉煤灰高性能混凝土研究及應用.哈爾濱工業(yè)大學.碩士論文.2003.12

[4]陳友治等.大摻量粉煤灰商品混凝土應用研究.粉煤灰綜合利用.2004.No.2