【技术交流】“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用文档

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1、【技术交流】“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用2015-07-15 耿加会 商品混凝土汪军“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用耿加会1余春荣2（1.舞阳县惠达公路工程有限公司，河南，舞阳，4624002.建筑材料工业技术情报研究所，北京，朝阳，100024）【摘要】粉煤灰作为商品混凝土中最常用的矿物掺合料，其优点得到业界的广泛认可。对于“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三者之间的关系，国内外专家学者对粉煤灰进行了深啊入的研究。本文通过大量的试验数据，探讨“混凝土强度——粉煤灰掺

2、量——水胶比”三者之间的关系，并通过工程应用，为粉煤灰的使用提供一点借鉴。【关键词】混凝土强度、粉煤灰掺量、胶凝材料、水胶比、水灰比、配合比设计0概述商品混凝土经过三十年的发展，截止2013年底产量己达21.96亿m3/年，比2012年﹙18.49亿m3/年﹚增长了18.77%，混凝土已经成为重要的大宗建筑材料。混凝土消耗的水泥量也在逐年增加，利用矿物掺合料部分取代水泥，具有良好的经济效益和社会效益。粉煤灰是我国目前排放量最大的燃煤副产品之一，也是利用程度和利用水平最高的工业废渣之一[1]；粉煤灰以其诸多优

3、点成为混凝土的重要组成部分[2]。经过几十年的发展，我国电厂设备的改进使粉煤灰的燃烧更加充分，粉煤灰的质量和稳定性有较大的提高。再加上高效减水剂（高性能减水剂）复合使用，可以大幅度降低水胶比，改善了粉煤灰的使用环境。工程实践及试验研究表明，粉煤灰作为混凝土的矿物掺合料，既可以降低水化热，利用二次水化增加混凝土后期强度，又能提高混凝土的和易性、泌水性、流动性、泵送性及耐久性等。上世纪80年代我国杰出的粉煤灰学者沈旦申[3]提出了“粉煤灰效应”假说：形态效应、填充效应、火山灰效应。英国的Dunstan研究发现：

4、混凝土的水胶比减小，粉煤灰对不同龄期混凝土强度的贡献随之增大，粉煤灰对强度的贡献与水胶比的关系比水泥还敏感。粉煤灰掺入以后，“混凝土强度——水灰比”二元关系转变成“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三元关系（如图[4]）。0—1“混凝土抗压强度——粉煤灰掺量——水胶比”的关系数年来的研究工作使混凝土技术的巨大的进步和发展，这些为人们认识和使用粉煤灰的作用机理和应用技术提供了可靠的理论指导和技术支持，对粉煤灰在混凝土中的应用起到了积极的推动作用。但是长期以来,粉煤灰是作为水泥的替代品来掺用的，先后出现了等水

5、胶比[1]法、超量取代法和等水灰比法[3]‘[5]。本文在混凝土强度指标的基础上对粉煤灰掺量与水胶比的关系上进行探讨，力求找到“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”的之间的具体量化关系，更好地指导粉煤灰在混凝土生产中的应用。1原材料1.1水泥宝丰大地水泥P.O42.5，其物理力学性能如表1-1。表1-1水泥的物理与力学性能细度（%）标准稠度用水量（%）抗折强度（MPa）抗压强（MPa）凝结时间（min）3d28d3d28d初凝终凝2.126.65.47.230.846.71882251.2粉煤灰平顶山姚孟电

6、厂Ⅱ级灰，其性能如表1-2。表1-2粉煤灰性能细度（%）需水量比（%）活性指数（%）烧失量7d28d15.49874783.61.3粗集料舞钢市矿山碎石，其性能指标如表1-3。表1-3舞钢碎石性能指标表观密度（㎏/㎡）堆积密度（㎏/M3）空隙率(%)针片状含（%）压碎值(%)级配(㎜)26901580415.29.55-251.4细集料平顶山市叶县辛店镇河砂，细度模数2.8，性能指标见表1-4。表1-4河砂性能指标表观密度（㎏/m3）堆积密度（㎏/m3）空隙率（%）细度模数（%）颗粒级配2550153040

7、2.7Ⅱ区1.5减水剂脂肪族复合高效减水剂，其性能指标见表1-5。表1-5减水剂性能指标密度g/m掺量%减水率%含气量%凝结时间（h）抗压强度比（%）初凝终凝7d28d1.192.021.52.5681421302.粉煤灰掺量对混凝土强度的影响2.1粉煤灰掺量对混凝土强度的影响试验常用的混凝土强度等级为C10~C60，水胶比的变化范围为0.7~0.3，胶凝材料的用量也从300~550kg/m3。依据混凝土公司的生产实际所需要的混凝土强度等级，试验分别采用胶凝材料为：300kg/m3、350kg/m3、410

8、kg/m3、470kg/m3和540kg/m3；水胶比为：0.60、0.50、0.42、0.35和0.30；粉煤灰掺量为：10%、20%、30%、40%和50%；用调整砂率及减水剂用量的方法将混凝土的坍落度控制在180~200mm的范围内，进行混凝土强度试验，其试验结果如下：表2-1不同水胶比、胶凝材料用量、粉煤灰掺量的混凝土强度水胶比胶凝材料总量（kg）粉煤灰掺量λ（%）7d(MPa)28d(MPa)28d强度