不同掺量粉煤灰对混凝土力学性能的影响.pdf

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1、水泥与混凝土广东建材2010年第6期不同掺量粉煤灰对混凝土力学性能的影响谈峰玲王安正陈清己(中南大学土木建筑学院)摘要：粉煤灰可以综合改善混凝土的各项性能，在混凝土的发展中起着越来越重要的作用。本试验采用不同比例的粉煤灰等量取代混凝土中的水泥，测得各试件的抗压强度和劈拉强度，得出了粉煤灰对混凝土强度影响的一般规律，并探讨了其相关机理。关键字：混凝土；粉煤灰；力学性能1引言在近代混凝土中，粉煤灰的发展方兴未艾。从上个世纪80年代后期高性能混凝土发展并获得广泛应用以来，粉煤灰的应用更加广泛，粉煤灰在混凝土中所起的作用已受到极大的重视。粉煤灰用作混凝土的矿物掺合料，具有表

2、面效应、填充密实效应和火山灰活性效应[1】。在混凝土中掺入粉煤灰，可以改善早期水泥的水化条件，提高混凝土的工作性，改善水泥与外加剂的相容性，降低水化热，使混凝土形成密实的内部结构。对粉煤灰混凝土进行试验研究，可以更进一步了解粉煤灰混凝土的某种或者某些重要的性能，尤其是对粉煤灰混凝土的力学性能的研究，对其工程应用有积极的指导意义。2原材料与试验配合比2．1原材料(1)水泥：韶峰牌C42．5级水泥，采用边长为0．08ram的方孔圆筛筛分筛余量为2．6％。(2)细骨料：湘江河砂，细度模数Mx=2．63，表观密度2412kg／m3，堆积密度1473kg／m3。(3)粗骨料：

3、湘江卵石，粒径5"--20mm，表观密度2703kg／m3。(4)掺合料：湘潭电厂I级粉煤灰。根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ一146)的规定，I级低钙粉煤灰应该符合表1中的质量指标。表1粉煤灰质量指标细度烧失量需水量比三氧化硫等级(45pm方孔筛筛余)(％)含量(％)I≤12≤5≤95≤3(5)水：自来水。2．2试验配合比——40——通过对混凝土进行试配比较以后，决定采用以下配合比作为基准配合比(表2)。表2基准配合比材料l水泥I水l水胶比i细骨料l粗骨料

4、砂率J}质量(kg／m3)l3501750．565612190．35根据所确定的基准配合比，在此基础

5、上分别用0％、10％、2096、30％的粉煤灰等量取代基准配合比中的水泥，得到A、B、C、D四组不同粉煤灰掺量的配合比，成型抗压、劈拉试件所用混凝土的配合比(表3)。袁3混凝土试件配合比材料水泥粉煤灰水水胶比细骨料粗骨料组号(kg／m3)A350O(O％)1750．56561219B31535(10％)175O．56561219C27070(20％)175O．56561219D245105(30％)175O．565612193试验结果与分析3．1抗压试验混凝土抗压强度随龄期及粉煤灰掺量的变化结果见图1。从图1中可以看出，混凝土的强度随时问的增长而增长，并且早期的强度

6、的增长速度较快：在同一个龄期，混凝土强度随粉煤灰的掺量增加而降低。有资料圆指出：以一定量的粉煤灰取代混凝土中的部分水泥，当掺量小于10％时，混凝土的强度有所增加；当掺量超过10％图1抗压强度曲线广东建材2010年第6期水泥与混凝土以后，随着掺量的增加混凝土强度有所下降：当掺量超过20％以后，混凝土的强度下降趋势较大。早期的试验结果与资料的观点相～致。由于掺入粉煤灰后混凝土的早期强度有所下降，因此，在工程允许的情况下，用后期强度作为粉煤灰混凝土的设计标准，将取得更好的经济效益。3．2劈拉试验混凝土28天的劈拉强度随粉煤灰掺量的变化见图2。酷：撼薹图228天劈拉强度曲线

7、从图2可以看出，在掺量为0-20％之间时，劈拉强度随粉煤灰掺量的增加而增加，但是在掺量达到30％时反而下降。粉煤灰对混凝土力学性能的影响主要由以下因素决定：(1)活性效应(火山灰效应)。粉煤灰大多是不具有水凝性的，只有在Ca(OH)。存在的条件下，才显示其胶凝性，其水化过程大致如下：水泥水化产生碱性的环境，在Ca(0H)。存在的条件下，由于水电离产生的H30+质子对粉煤灰颗粒的作用，使其表面电离出SiO：和H+离子，H+离子扩散后粉煤灰颗粒表面呈电负性，Caz+离子在静电引力下被吸收到粉煤灰颗粒周围，而粉煤灰颗粒中的K+、Na+又溶入液相，于是，粉A一煤灰颗粒表面剩

8、下了含硅、铝较多的薄层，SiO：和Ai旷离子也从这表层逐渐溶出，与周围的Ca射离子结合并沉淀，形成沉淀包裹层，并逐渐变厚。包裹层与粉煤灰颗粒d一之间包含有极少数的液相，液相中的K+、Na+、SiO：和Ai旷离子浓度高于包裹层外的离子浓度，由此产生的渗透压使包裹层逐渐膨胀，包裹层内液相增多，离子浓度增大，渗透压增大，当渗透压超过一定值时，包裹层破裂，接着又开始了新的循环。只有在粉煤灰颗粒包裹层外K+、Na+、离子浓度降低后，CaZ+离子才被吸附到包裹层^．外表面，生产水化硅酸钙和水化铝酸钙沉淀。由于Si04‘离子半径大、电荷多，扩散比Ai02-离子困难，粉煤灰颗粒