羅 斌

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471009)

影響混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的原因分析

羅 斌

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471009)

在進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土早期強(qiáng)度正常，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)很少。利用正交對(duì)比試驗(yàn)，分析了各種材料對(duì)強(qiáng)度的影響，找出了粉煤灰是影響后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不正常的主要因素，最終解決了配合比設(shè)計(jì)問題。

混凝土強(qiáng)度；配合比；粉煤灰

1 問題的提出

在一次配合比設(shè)計(jì)中，共設(shè)計(jì)7組配合比，從C30～C50強(qiáng)度等級(jí)不等，配合比設(shè)計(jì)見表1，混凝土拌合物性能良好，檢測(cè)強(qiáng)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)7 d強(qiáng)度正常，基本達(dá)到試配強(qiáng)度的75%左右，但檢測(cè)28 d強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)多個(gè)配合比強(qiáng)度增長(zhǎng)很少，甚至不增長(zhǎng)的反常情況，見表2及表3，在排除了制件、養(yǎng)護(hù)等問題后，試驗(yàn)人員擬采用材料對(duì)比方法分析各種材料對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響，以期找出造成混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不正常的主要原因。

表1 配合比設(shè)計(jì)

表2 強(qiáng)度統(tǒng)計(jì) /MPa

表3 強(qiáng)度增長(zhǎng)情況 /MPa

圖1 強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線

圖2 7～28 d和7～56 d強(qiáng)度增長(zhǎng)情況

從圖1和圖2可以看出，這幾組配合比的強(qiáng)度增長(zhǎng)不是很正常，強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線非常平緩，7～28 d強(qiáng)度基本都在10 MPa以下，7～56 d強(qiáng)度增長(zhǎng)也很小，基本上在10～15 MPa，與大摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)情況不相符。為此，試驗(yàn)人員對(duì)各種材料逐一進(jìn)行分析，以期找出影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)不正常的主要原因。

2 不同品牌水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

水泥強(qiáng)度對(duì)混凝土強(qiáng)度有至關(guān)重要的影響，因此，首先對(duì)選取了一種性能穩(wěn)定的水泥進(jìn)行對(duì)比。一般情況下，合格的水泥不會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生太大影響，即使是早強(qiáng)水泥，當(dāng)水泥28 d強(qiáng)度有一定增長(zhǎng)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也會(huì)隨之增長(zhǎng)。唯一不同是，不同的水泥需配制不同的減水劑，水泥與外加劑之間的適應(yīng)性可能會(huì)導(dǎo)致混凝土用水量略有差異。同時(shí)，有些外加劑可能含有早強(qiáng)成分，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度可能產(chǎn)生不利影響，也應(yīng)引起重視。本次對(duì)比試驗(yàn)，使膠凝材料用量和水膠比保持相同，減水劑略有差異，但兩種減水劑通過做抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度比合格，對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響可忽略。兩種水泥的性能指標(biāo)見表4，配制的混凝土強(qiáng)度對(duì)比情況見表5。

表4 兩種水泥的檢測(cè)指標(biāo)

表5 兩種水泥配制的混凝土強(qiáng)度對(duì)比

由表5對(duì)比數(shù)據(jù)可知，B水泥配制的混凝土強(qiáng)度低于A水泥，但不至于對(duì)混凝土強(qiáng)度造成那么大的影響，也不至于出現(xiàn)上述中的普遍強(qiáng)度不增長(zhǎng)現(xiàn)象。當(dāng)水泥膠砂強(qiáng)度滿足要求，且用水量、與外加劑適應(yīng)良好時(shí)，混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)還是比較穩(wěn)定的。

3 其他材料的影響

碎石材質(zhì)強(qiáng)度、粉煤灰活性、礦物摻合料摻量對(duì)混凝土后期強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。為節(jié)約分析時(shí)間，減少試驗(yàn)次數(shù)，采取了L4 23 三因素二水平的正交設(shè)計(jì)表。試驗(yàn)配比為C35混凝土,試配強(qiáng)度43.2 MPa，兩種碎石的產(chǎn)地不同，但級(jí)配曲線接近，因素水平表、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果見表6、表7。

表6 因素水平表

表7 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度結(jié)果

對(duì)表7中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，以找出主要的影響因素，見表8。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述實(shí)驗(yàn)，可以得出，粉煤灰品種的變化對(duì)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)有明顯影響，其次是粉煤灰的摻量。不同活性的粉煤灰最佳摻量是不同的，當(dāng)粉煤灰存在質(zhì)量問題時(shí)，需要降低礦物摻合料摻量，尋找最佳摻量點(diǎn)，以減少對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響。目前，市場(chǎng)上的粉煤灰供不應(yīng)求，問題粉煤灰層出不窮，氨味粉煤灰、脫硫灰、噴油灰、非玻璃體灰等，這些粉煤灰往往常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)合格，但會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度尤其是長(zhǎng)期性能產(chǎn)生不利影響。使用過程中，需要加強(qiáng)對(duì)粉煤灰的檢測(cè)，對(duì)灰源進(jìn)行控制，避免使用問題粉煤灰。

4 配合比調(diào)整

在確定粉煤灰是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的主要因素后，對(duì)粉煤灰品質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，在高倍顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)該粉煤灰玻璃體較少，幾乎沒有，屬于非玻璃體的劣質(zhì)灰，不能發(fā)揮粉煤灰微珠的形態(tài)效應(yīng)，活性也較低。最終采取更換粉煤灰品種和降低粉煤灰摻量的做法，將粉煤灰摻量降低到20%，而水膠比、砂率均保持不變，通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)7個(gè)配合比的各齡期強(qiáng)度均有明顯增長(zhǎng)，見表9。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)在影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的諸多因素中，礦物摻合料因其摻量小，往往只是被作為一種水泥的替代物對(duì)待，沒有得到足夠的重視。然而，隨著礦物摻合料尤其是粉煤灰在混凝土中的用量越來越大，劣質(zhì)粉煤灰甚至假粉煤灰層出不窮，如果使用前不能辨識(shí)，會(huì)對(duì)混凝土后期強(qiáng)度造成嚴(yán)重影響。

(2)不同的粉煤灰活性不同，根據(jù)活性不同，粉煤灰的摻量也應(yīng)有所不同，優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以摻加到30%以上，劣質(zhì)粉煤灰應(yīng)盡可能的降低摻量。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體所處化學(xué)侵蝕或氯鹽破壞環(huán)境，需要大摻量礦物摻合料以提高混凝土耐久性能時(shí)，可通過雙摻的辦法，根據(jù)周邊資源，摻加礦粉等予以解決。

(3)對(duì)于粉煤灰的檢測(cè)，不能只局限于規(guī)范中列舉的檢測(cè)項(xiàng)目。粉煤灰是由大部分μm級(jí)的實(shí)體或空心玻璃微珠組成，這是粉煤灰發(fā)揮形態(tài)效應(yīng)，改善混凝土和易性的根本屬性，粉煤灰所表現(xiàn)出的其他優(yōu)異性能也都源于粉煤灰顆粒的玻璃微珠的形態(tài)效應(yīng)。在檢測(cè)中，用100倍的便攜式顯微鏡即可明顯辨識(shí)出粉煤灰中是否含有玻璃體，在判斷含有大量玻璃體后再去進(jìn)行細(xì)度、燒失量等其他指標(biāo)的檢測(cè)，從最根本的屬性判斷上，確保粉煤灰質(zhì)量。

(4)粉煤灰的價(jià)格低于水泥，采用大摻量粉煤灰不僅可以改善混凝土施工和易性、增加后期強(qiáng)度、降低水化熱，還可大大降低混凝土成本。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，找出粉煤灰的最佳摻量，在保證混凝土性能的前提下盡量降低混凝土生產(chǎn)成本。

表9 調(diào)整后配合比強(qiáng)度情況

[1] 吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土[M].2005：75-83.

[2] 曾波，杜慶詹.摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)與齡期關(guān)系的試驗(yàn)研究[J].廣東水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，(1)：24-25,33.

[3] 羅斌. 新拌混凝土氨味分析及對(duì)強(qiáng)度的影響[J].湖南交通科技,2015(3)：33-36.

Adissertationonthecausesanalysisoflatereffectsofconcretestrengthincreasing

LUO Bin

(China Railway Tunnel Group Co., Ltd.,Luoyang,Henan 471009,China)

In the concrete mix test, it is found that the early strength of concrete is normal, but the strength of the later stage is very little. By using the orthogonal contrast test, the influence of various materials on the strength is analyzed. It is found that the fly ash is the main factor affecting the abnormal growth of the later stage, and finally the problem of the mix design is solved.

concrete strength;mix proportion; fly ash

U416

A

1008-3383(2017)09-0006-03

2017-06-23

羅斌(1986-)，男，工程師，主要從事工程試驗(yàn)檢測(cè)和施工管理工作。