覃信超

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司)

淺談粉煤灰在高強混凝土中的應用

覃信超

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司)

隨著建設事業(yè)的迅速發(fā)展，多層、高層建筑逐漸增多，建筑結(jié)構(gòu)對強度及變形要求更趨嚴格，因此，高性能混凝土在工程中得到了廣泛的應用。在重視高強混凝土優(yōu)勢的同時也得關注這種新型混凝土存在的一些缺陷。高性能混凝土技術是國家建設部促進應用的10項新技術中的其中一項技術。它是一項新型的高技術混凝土，就粉煤灰摻量對混凝土性能的改善以及一些負影響進行了探討，重點對粉煤灰摻量對高性能混凝土的抗裂性能的研究，希望得到推廣和應用。

粉煤灰;外加劑;負面影響;抗裂性能;高性能混凝土

1 高強混凝土的概念及特性

1.1 高強混凝土的概念

高強混凝土就是在現(xiàn)代混凝土制備的基礎上通過采用高性能的混凝土外加劑提高混凝土的主要性能。因此，高強混凝土技術的重點就在于混凝土外加劑，也是提高高強混凝土流動性和密實性的關鍵技術。高強混凝土外加劑具有高減水率，引氣量小的特性。

1.2 高強混凝土的特性

高性能混凝土以耐久性作為設計的最基本指標，一切對于混凝土性能的改善都以此為基礎。通過添加如高效減水劑、超細活性摻合料等高性能外加劑，顯著地提高混凝土的耐久性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及各種力學特性。最常用的高效減水劑和摻合料有硅灰、粉煤灰。

2 粉煤灰對高強混凝土各性能的提高

2.1 改善路用性能

研究表明:混凝土中膠凝材料的含量隨著粉煤灰的摻入而逐漸增加，振動粘度系數(shù)變小，坍落度變小，和易性相應的改善。而這些改變可以大大提高混凝土的路用性能。因為混凝土膠凝材料的總量增加會使公路路面更加光滑平整;振動粘度系數(shù)變小使得混凝土更易振搗密實;坍落度和和易性的改善有利于減小攤鋪機前進的阻力，提高工作效率，減少磨損。

2.2 改善抗磨性

通過對28 d齡期的試塊進行抗磨性試驗，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)分析當粉煤灰的摻量為水泥用量的12%左右時混凝土的抗磨性比平時提高了五分之一。因此得出結(jié)論，隨著摻入一定量的粉煤灰可以大幅度的提高混凝土的抗磨性能。

2.3 降低水泥水化速度

水化熱的降低可以減緩混凝土在高溫季節(jié)的凝結(jié)速度，這樣可以緩解遠距離運輸混凝土的壓力。而混凝土摻入粉煤灰可以降低水泥的水化速度，從而延長混凝土混合料的凝結(jié)時間。

3 粉煤灰摻量過量對混凝土性能負面影響

3.1 早期強度較低，強度發(fā)展較慢

粉煤灰摻量過量會導致混凝土早期強度相對較低同時強度發(fā)展緩慢，主要原因是由于粉煤灰的水化速度遠小于水泥熟料，同時粉煤灰摻量越高混凝土早期強度越低。因此，在摻入粉煤灰提高混凝土其他特性的同時為了保證混凝土的強度要求必須延長高強混凝土的養(yǎng)護時間。

3.2 抗碳化性、抗凍性有所降低

粉煤灰過量會導致混凝土抗碳化和抗凍性能的降低，主要原因是由于摻入過量的粉煤灰在二次水化的過程中與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應，大大降低了混凝中氫氧化鈣的含量，會使混凝土的鋼筋銹蝕性能比普通混凝土差很多。研究表明，為了減弱這種負面影響，可以在摻入粉煤灰的同時添加減水劑，保證混凝土中氫氧化鈣的含量，從而提高混凝土鋼筋抗銹蝕的性能。

4 粉煤灰摻量對高性能混凝土的抗裂性能研究

4.1 原材料

(1)水泥

采用貴州生產(chǎn)的PO42.5普通硅酸鹽水泥。

(2)粉煤灰成分

表1 粉煤灰化學成分

4.2 配合比設計

試驗的方案為將砂率、減水劑摻量等作為定量，通過改變粉煤灰摻量作為變量代替水泥的方式，設計了5組C50高強混凝土的配合比，詳見下表2

表2 試驗配合比

4.3 試驗方法

(1)性能測定方法

工作性能按《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行試驗，力學性能按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行試驗。

(2)抗裂性能測定方法

采用平板約束法進行收縮開裂試驗。將混凝土試件放入養(yǎng)護室放置，通過對室內(nèi)環(huán)境的控制，例如濕度、溫度、風速等，然后在相應的試驗時間后對裂縫的寬度和長度進行測量。裂縫長度用鋼尺測量，裂縫寬度用讀數(shù)顯微鏡測量。

4.4 結(jié)果和討論

(1)試驗結(jié)果

表3 混凝土性能試驗結(jié)果

(2)混凝土性能試驗結(jié)果分析

①工作性能分析

通過對實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰摻量的增加，坍落度也相應的增大。這是由于粉煤灰成分中含有大量呈玻璃球狀的SiO2，摻入混凝土中起到了一定的玻璃微珠效應使得混凝土坍落度增加。

②力學性能分析

通過表3數(shù)據(jù)分析可以看出隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的坍落度不斷增大，28 d抗壓強度有所提高，但提高幅度較小。這是由于粉煤灰的水化速度遠小于水泥熟料，因此高強混凝土的早起強度相對于普通混凝土較低，同時強度發(fā)展時間較長。

③抗裂試驗結(jié)果分析

通過表3數(shù)據(jù)分析可以看出高強混凝土的裂縫數(shù)量、裂縫寬度、裂縫面積都在隨著粉煤灰摻量的增加而相應的減少。由此可見粉煤灰的摻入可以緩解高強混凝土早期干燥收縮開裂的缺陷。研究表明這是由于摻入粉煤灰降低了水泥水化速度，從而減弱化學收縮，減弱高強混凝土的自我收縮。

4.5 結(jié)論

(1)工作性能和力學性能

實驗數(shù)據(jù)表明，在水膠比不變的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的坍落度不斷增大，同時28 d抗壓強度也有所提高，但是提高幅度不大。

(2)高強混凝土的抗裂性能的提高

實驗數(shù)據(jù)表明，在水膠比不變的情況下，摻入粉煤灰后，高強混凝土的裂縫數(shù)量、開裂面積以及裂縫寬度比平常情況下有明顯的減少。因此，得出結(jié)論摻入粉煤灰可以大幅度的提高高強混凝土的抗裂性能。

5 結(jié)束語

通過研究表明摻入粉煤灰可以提高高強混凝土的工作特性;節(jié)省水泥，降低工程成本;高強混凝土在摻入粉煤灰之后坍落度增大，水化熱降低，抗磨性和抗裂性能得到了大幅度提升。在關注粉煤灰摻量對混凝土性能改善的同時，還應該重視粉煤灰摻量過量對混凝土性能負面影響，爭取使高性能混凝土技術更加成熟，在工程中得到廣泛的推廣和應用。

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U416.1

C

1008－3383(2014)04－0067－02

2013－11－19

覃信超(1986－)，男，貴州貴陽人，助理工程師，研究方向:公路工程檢測。