(实用技术)混凝土强度、粉煤灰掺量和水胶比关系探究与应用

 《混凝土》2015年第九期

【摘要】 粉煤灰作为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入的研究。通过大量的试验数据,探讨"混凝土强度-粉煤灰掺量-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。 更多

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：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]）。

1. 2粉煤灰

平顶山姚孟电厂Ⅱ级灰，其性能如表1-2

粉煤灰性能  表1-2

1.3粗集料

舞钢市矿山碎石，其性能指标如表1-3

舞钢碎石性能指标   表1-3

1. 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

河砂性能指标   表1-4

1. 5减水剂

脂肪族复合高效减水剂，其性能指标见表1-5

减水剂性能指标   表1-5

5.结论

任何事物都具有两面性，粉煤灰作为一种重要的混凝土矿物掺合料，有着自身的特性和优势，但也有自身的缺陷，在使用过程中要充分认识并加以重视，以便取长补短。本文从具体试验数据出发，结合各试验结果，通过对“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”之间的关系进行分析，绘制出表4-1 C10～C60的水胶比及胶凝材料用量推荐表。本表对各强度等级的相关配合比参数给出一个范围，在试验和生产中根据原材料的基本技术性能和混凝土结构类型、环境、施工队伍技术状况等因素，可以迅速得到拟定配合比设计中所有的数据，对满足生产需要与生产中混凝土发生异常变化时，能及时调整配合比，是十分有意义的。但混凝土是一个十分复杂的体系，马克思哲学认为:世界是物质的,是运动的,是相互联系的。 任何一种事物的内部和外部各要素之间相互影响、相互制约和相互作用的形式决定事物的性质。所以说P.O42.5水泥质量、粉煤灰、砂石、外加剂等质量发生变化都会引起混凝土试验结果的相应变化。

当水泥、粉煤灰的品种和质量发生变化时，可以利用表4-1给定的数据范围，根据“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”之间的关系，按照试验、生产实际对粉煤灰掺量或水胶比进行相应的调整。

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