粉煤灰在商品混凝土中的試驗研究

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

[關鍵詞] 試驗；粉煤灰；配合比

[中圖分類號] TU528.04 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009－014202－0011－03

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

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用，可減少混凝土的收縮性。

可提高的后期強度，可增強混凝土的耐久性，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比試驗

配合比的設計參照普通混凝土配合比設計技術規(guī)定 和泵送混凝土施工技術規(guī)程執(zhí)行，以基樣混凝土配合比為基礎，按等強度等級原則，具體計算配合比水泥、砂、石、水、外加劑等用量；混凝土的試配強度按《GB107-87》執(zhí)行；參照《粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范》GBJ146-90設計粉煤灰混凝土配合比參數。

我們此次試配的粉煤灰泵送混凝土的強度等級分別為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)。

以C20 混凝土為例，計算粉煤灰取代水泥率%，超量系數為1.2 的粉煤灰混凝土配合比：基礎混凝土配合比Co=374,Wo=176,So=714,Go=166

C=374×=344

Ft=Co×8%×1.2=374×1.2=36

S=So-=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

我們知道在泵送商品混凝土中，坍落度的控制是一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，坍落度損失的快慢將直接影響到混凝土運輸和澆搗，因此對混凝土坍落度的控制將作為我們試驗的主要內容之一。我們設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。我們的試驗方法是，采取30 l 強制式攪拌機，使用同摻法干攪30 s，加入設計用水量拌和3 min，測其初始坍落度，并模擬商品混凝土的運輸過程靜停5 min 轉0.5 min。拌合物分為出機成型，0.5 h 成型，1 h 成型和1.5 h 成型，并同時測試觀察坍落度的攪拌情況。

由上述實例測數值可見，坍落度的損失情況基本與我們設定的控制區(qū)域吻合。值得一提的是，試配混凝土時必須嚴格控制用水量，因為拌合水混凝土坍落度的影響特別敏感，施工中更應加計算。4 各等級混凝土強度試驗結果和強度的齡期曲線．

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

在試驗中，各強度等級的粉煤灰混凝土都選擇幾種不同的粉煤灰取代水泥率。針對各強度等級的混凝土，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和最大超量系數取得試驗數據邏列出，用來繪制試驗配混凝土強度與齡期，粉煤灰取代水泥率及超量系數的關系曲線。具體見圖1、2、3、4。

5 其它試驗

除上述試驗外，我們還針對摻粉煤灰混凝土進行了鋼筋銹蝕、抗凍性和滲透性試驗。

銹蝕試驗我們采取國家建材行業(yè)標準《JC475-92》，鋼筋銹蝕快速試驗方法，使用HDV-7 晶體管恒電位儀，根據電位-時間曲線判斷砂漿中的水泥，粉煤灰對鋼筋銹蝕影響。試驗時，我們根據粉煤灰混凝土的粉煤灰最小摻量制作了三組試件進行測試，試驗結果屬鈍化曲線，表明陽極鋼筋表面鈍化膜完好無損，因此可以說明在粉煤灰混凝土中，粉煤灰對鋼筋是無害的。

凍性能試驗：我們對四個強度等級的粉煤灰混凝土，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。其試驗結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：同樣我們也分別取粉煤灰最小摻量和最大摻量及基準試件，進行抗?jié)B性試驗，經檢測在抗?jié)B指標為S12 時未發(fā)現滲透，可見摻粉煤灰的混凝土能提高混凝土的抗?jié)B性能。

6 結論

摻粉煤灰泵送混凝土的后期強度表2。

從強度試驗結果和上表可以看出，粉煤灰混凝土早期強度偏低，除C20、C50 混凝土28 d 強度接近混凝土強度等級，其余C30、C40 混凝土強度均低于標準強度，但隨齡期的增長，粉煤灰的強度增長的幅度較大，齡期為180 d 的強度比28 d 強度增加最大43%，最小38%，可見后期強度的增長值是比較可觀的。根據幾年應用商品混凝土的經驗，我們認為28 d 強度偏低的原因是由于混凝土內摻緩凝劑造成的，而個別試塊強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，但混凝土的后期強度隨齡期增長，均超過混凝土的強度等級。

粉煤灰混凝土的強度一般情況下，隨粉煤灰取代水泥率的增大，其后期強度有增長的趨勢，在同一粉煤灰取代率下，強度隨粉煤灰超量系數的變化無明顯差異。

通過對試驗結果的綜合分析和研究，對各強度等級粉煤灰混凝土，我們推薦最佳配合比見表3、4、5、6。

表3 C20 礦渣32.5 級水泥

7 綜合效益分析

通過試驗我們了解到，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%，超量系數為1.4 為例來說明其節(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)約價值：0.05544×320-0.07762×75=17.74-5.82=11.92 元?？梢姺勖夯一炷疗浞勖夯矣昧吭酱?，其經濟效益更明顯。

8 結束語

粉煤灰是一種潛力很大、尚未被充分利用的新型建筑材料，我國有著豐富的資源，需不斷開發(fā)利用其領域，探索其應用途徑，以便更好地建設節(jié)約型社會，變廢為寶，造福于子孫后代。▲