粉煤灰在商品混凝土中的试验研究

[摘 要] 通过试验研究粉煤灰用作商品混凝土的掺合料，提出应用理论依据和方法，更好地开发和利用粉煤灰，使粉煤灰变废为宝。

[关键词] 试验；粉煤灰；配合比

[中图分类号] TU528.04 [文献标识码] A [文章编号] 1009－014202－0011－03

我国是世界上的产煤大国，而燃煤发电又是电力工业的主体，因此说我国有着十分丰富的粉煤灰资源。根据资料记载我国粉煤灰排放量逐年呈上升趋势，鉴于资源能源和环保部门的迫切要求，粉煤灰的开发和利用已成为我国资源综合利用的重点研究项目。

1 粉煤灰用作商品混凝土的掺合料

能改善拌和物的和易性，减少离析和泌水性，易于运输和浇灌成型，明显提高商品的可泵性。

可降低的水化热，适于大体积混凝土中应用，可减少混凝土的收缩性。

可提高的后期强度，可增强混凝土的耐久性，降低的透水性，提高抗渗性。

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掺合料的对比试验

配合比的设计参照普通混凝土配合比设计技术规定 和泵送混凝土施工技术规程执行，以基样混凝土配合比为基础，按等强度等级原则，具体计算配合比水泥、砂、石、水、外加剂等用量；混凝土的试配强度按《GB107-87》执行；参照《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90设计粉煤灰混凝土配合比参数。

我们此次试配的粉煤灰泵送混凝土的强度等级分别为C20、C30、C40、C50。粉煤灰取代水泥量分别为：

C20：8%，10%，12%

C30：8%，10%，12%，15%，18%

C40：8%，10%，12%，15%

C50：12%，15%，18%

粉煤灰超量系数K 为1.2～1.5每m3 混凝土的水泥用量C=Co.(1-X%),(X%为粉煤灰取代的水泥百分率，Co 为基础混凝土的每m3 用量)。

每m3混凝土的粉煤灰用量Ft=Co×X×(1.2～1.5)(Ft 为粉煤灰的用量，Co X%同上，1.2～1.5 是超量系数)。

以C20 混凝土为例，计算粉煤灰取代水泥率%，超量系数为1.2 的粉煤灰混凝土配合比：基础混凝土配合比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计算而得，以下不再撰述。

3 试配混凝土的拌制和坍落度的观测

我们知道在泵送商品混凝土中，坍落度的控制是一个必不可少的重要环节，坍落度损失的快慢将直接影响到混凝土运输和浇捣，因此对混凝土坍落度的控制将作为我们试验的主要内容之一。我们设定的泵送混凝土初始坍落度在15～20 cm 之间，停1.5 h 保持在12～18 cm 之间。我们的试验方法是，采取30 l 强制式搅拌机，使用同掺法干搅30 s，加入设计用水量拌和3 min，测其初始坍落度，并模拟商品混凝土的运输过程静停5 min 转0.5 min。拌合物分为出机成型，0.5 h 成型，1 h 成型和1.5 h 成型，并同时测试观察坍落度的搅拌情况。

由上述实例测数值可见，坍落度的损失情况基本与我们设定的控制区域吻合。值得一提的是，试配混凝土时必须严格控制用水量，因为拌合水混凝土坍落度的影响特别敏感，施工中更应加计算。4 各等级混凝土强度试验结果和强度的龄期曲线．

我们这次试验共配制了C20、C30 卵石混凝土、C40、C50 碎石混凝土四个不同强度等级的泵送混凝土配合比，并进行了大量的试验，共制作了强度试块400 余组，针对粉煤灰混凝土早期强度低，后期强度不断增长的特点，分别留置了7、28、60、90、180 d 五个龄期的强度试块，用以进行强度对比。我们选择了如下方法绘制其关系曲线：

在试验中，各强度等级的粉煤灰混凝土都选择几种不同的粉煤灰取代水泥率。针对各强度等级的混凝土，我们选择地将其粉煤灰取代水泥率固定不变，而将每一粉煤灰取代水泥率中之最小粉煤灰超量系数和最大超量系数取得试验数据逻列出，用来绘制试验配混凝土强度与龄期，粉煤灰取代水泥率及超量系数的关系曲线。具体见图1、2、3、4。

5 其它试验

除上述试验外，我们还针对掺粉煤灰混凝土进行了钢筋锈蚀、抗冻性和渗透性试验。

锈蚀试验我们采取国家建材行业标准《JC475-92》，钢筋锈蚀快速试验方法，使用HDV-7 晶体管恒电位仪，根据电位-时间曲线判断砂浆中的水泥，粉煤灰对钢筋锈蚀影响。试验时，我们根据粉煤灰混凝土的粉煤灰最小掺量制作了三组试件进行测试，试验结果属钝化曲线，表明阳极钢筋表面钝化膜完好无损，因此可以说明在粉煤灰混凝土中，粉煤灰对钢筋是无害的。

冻性能试验：我们对四个强度等级的粉煤灰混凝土，分别取粉煤灰最小量和最大掺量的试块做了50 次冻融循环试验。其试验结果满足混凝土抗冻性能要求，混凝土试件外观完好。

渗性能试验：同样我们也分别取粉煤灰最小掺量和最大掺量及基准试件，进行抗渗性试验，经检测在抗渗指标为S12 时未发现渗透，可见掺粉煤灰的混凝土能提高混凝土的抗渗性能。

6 结论

掺粉煤灰泵送混凝土的后期强度表2。

从强度试验结果和上表可以看出，粉煤灰混凝土早期强度偏低，除C20、C50 混凝土28 d 强度接近混凝土强度等级，其余C30、C40 混凝土强度均低于标准强度，但随龄期的增长，粉煤灰的强度增长的幅度较大，龄期为180 d 的强度比28 d 强度增加最大43%，最小38%，可见后期强度的增长值是比较可观的。根据几年应用商品混凝土的经验，我们认为28 d 强度偏低的原因是由于混凝土内掺缓凝剂造成的，而个别试块强度的忽高忽低是由于人工制作试块的差异性温度偏低造成的，但混凝土的后期强度随龄期增长，均超过混凝土的强度等级。

粉煤灰混凝土的强度一般情况下，随粉煤灰取代水泥率的增大，其后期强度有增长的趋势，在同一粉煤灰取代率下，强度随粉煤灰超量系数的变化无明显差异。

通过对试验结果的综合分析和研究，对各强度等级粉煤灰混凝土，我们推荐最佳配合比见表3、4、5、6。

表3 C20 矿渣32.5 级水泥

7 综合效益分析

通过试验我们了解到，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，易于浇捣。C30 混凝土粉煤灰取代水泥率12%，超量系数为1.4 为例来说明其节约水泥情况，其每m3 取代水泥率为55.14 kg,粉煤灰掺量为77.62 kg，水泥每t 320元，粉煤灰每t 75 元，每m3 节约价值：0.05544×320-0.07762×75=17.74-5.82=11.92 元。可见粉煤灰混凝土其粉煤灰用量越大，其经济效益更明显。

8 结束语

粉煤灰是一种潜力很大、尚未被充分利用的新型建筑材料，我国有着丰富的资源，需不断开发利用其领域，探索其应用途径，以便更好地建设节约型社会，变废为宝，造福于子孙后代。▲