粉煤灰對混凝土表面強(qiáng)度影響的探討

摘要:對部分混凝土工程實(shí)例中表面強(qiáng)度偏低的原因進(jìn)行分析,論述了粉煤灰對混凝土表面強(qiáng)度的影響。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)質(zhì)粉煤灰的加入不會造成混凝土表面強(qiáng)度的降低,以及混凝土生產(chǎn)施工控制和養(yǎng)護(hù)對其表面強(qiáng)度的重要性。

關(guān)　鍵　詞:混凝土;粉煤灰;表面強(qiáng)度;泌水;含炭量

中圖分類號:U414. 1 　　　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 　　　　　　　文章編號:1672 - 0032(2006) 01 - 0071 - 04

　　由于過去粉煤灰質(zhì)量低劣以及粉煤灰混凝土不正確的配比與施工養(yǎng)護(hù)方法等造成的一系列后果,再加上對粉煤灰認(rèn)識不足,導(dǎo)致形成了摻粉煤灰混凝土表面強(qiáng)度必然低的成見。一些混凝土攪拌站擔(dān)心摻加粉煤灰會影響混凝土的回彈強(qiáng)度,在某些可能需要現(xiàn)場回彈檢測的結(jié)構(gòu)部位不摻或少摻粉煤灰。但是大量的試驗(yàn)及工程實(shí)踐證明,粉煤灰可以用于水泥路面混凝土中,并已經(jīng)取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文通過對近幾年遇到的有關(guān)混凝土表面強(qiáng)度問題的案例分析以及模擬試驗(yàn),探討了粉煤灰對混凝土表面強(qiáng)度的影響,并分析了某些混凝土表面疏松的原因。

1 　典型案例

　　案例1 :某工程C50 混凝土構(gòu)造柱,在實(shí)體驗(yàn)收過程中發(fā)現(xiàn),混凝土回彈推定值剛剛滿足C40 強(qiáng)度等級混凝土的要求。但隨后的鉆芯取樣結(jié)果表明,混凝土強(qiáng)度值均在50 MPa 以上,完全滿足工程設(shè)計要求。類似的情況在近幾年的監(jiān)督檢測、驗(yàn)收過程中經(jīng)常出現(xiàn),特別集中在C40 及以上強(qiáng)度等級混凝土中。于是有人認(rèn)為是粉煤灰的摻加影響了混凝土的表面強(qiáng)度。有些單位為避免產(chǎn)生不必要的糾紛,在工程重點(diǎn)部位尤其是需要通過回彈驗(yàn)收質(zhì)量的部位限制粉煤灰的摻量,但效果并不明顯。

　　案例2 :某廠區(qū)道路工程,采用C25 非泵送商品混凝土。水泥采用某立窯水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥,在混凝土中摻加10 % Ⅱ級粉煤灰。使用一段時間后發(fā)現(xiàn)局部路面起砂,且面層疏松。有人分析認(rèn)為面層疏松的原因在于水泥本身混合材中摻有大量粉煤灰,再加上混凝土中也摻加了粉煤灰,導(dǎo)致粉煤灰在混凝土中摻量過大,混凝土局部過振后粉煤灰富集于混凝土表面所致。在當(dāng)年的混凝土企業(yè)技術(shù)交流會上,幾家預(yù)拌混凝土企業(yè)同時反映使用該水泥過程中出現(xiàn)過類似情況,遂認(rèn)為是粉煤灰富集于混凝土表面導(dǎo)致混凝土表面疏松。但幾家攪拌站聯(lián)合找到該水泥廠家時發(fā)現(xiàn),該水泥并沒有摻加過多粉煤灰,且主要摻合料也不是粉煤灰。

　　案例3 :某集團(tuán)公司院內(nèi)蓋被路面工程,采用C20 混凝土,使用混凝土超過800 m3 。投入使用后不到一個月便發(fā)現(xiàn)部分混凝土路面有“起粉”、“起砂露石”現(xiàn)象,混凝土表面疏松、強(qiáng)度較低,用鐵釘很容易就能將混凝土表面劃破,局部甚至在清掃馬路過程中用掃帚就能在混凝土表面掃出大量粉塵,汽車走過出現(xiàn)“揚(yáng)塵”現(xiàn)象,且破壞呈越來越明顯的趨勢,嚴(yán)重影響了混凝土的正常使用。建設(shè)及施工單位懷疑混凝土強(qiáng)度不合格,但質(zhì)檢部門對“起砂露石”較嚴(yán)重部位鉆取芯樣的試驗(yàn)結(jié)果表明,混凝土強(qiáng)度完全符合設(shè)計要求。于是有人認(rèn)為是混凝土中粉煤灰質(zhì)量較輕, 過振后富集于新拌混凝土表面, 從而導(dǎo)致混凝土表__面硬度下降,造成“起粉”。但混凝土生產(chǎn)廠家對此頗有異議:首先,該混凝土所用水泥為大廠旋窯水泥,一部分摻粉煤灰10 % ,另一部分沒有摻加粉煤灰。查詳細(xì)的施工日志及混凝土廠家生產(chǎn)記錄發(fā)現(xiàn),沒有摻加粉煤灰的混凝土仍然有起粉現(xiàn)象。其次,摻粉煤灰混凝土配合比已多次用于路面混凝土工程,以前并沒有出現(xiàn)類似現(xiàn)象。但在此處施工時部分混凝土有離析泌水現(xiàn)象,泌水較嚴(yán)重地段很可能是混凝土表面水灰比過大,表層水化產(chǎn)物不密實(shí)所致。

　　綜合分析以上案例,混凝土表面強(qiáng)度較低、路面混凝土“起粉”、“起砂露石”的主要原因不是粉煤灰富集于混凝土表面所致,而是由于混凝土表層在凝結(jié)硬化過程中水灰比過大引起的。其中混凝土泌水導(dǎo)致表層水灰比過大是最主要的原因[1 ] 。

　　為了驗(yàn)證上述結(jié)論的正確性,2004 年起做了大量的具有代表性的模擬對比試驗(yàn)。研究對象主要針對C40 泵送混凝土以及C20 非泵送施工的路面混凝土。

2 　試驗(yàn)驗(yàn)證

2. 1 　試驗(yàn)方法

　　由于室內(nèi)試驗(yàn)不能準(zhǔn)確反映工程實(shí)體混凝土表面質(zhì)量,為模擬實(shí)際工程,試驗(yàn)利用混凝土攪拌站的生產(chǎn)設(shè)備按照預(yù)先擬定的幾種配比拌制混凝土,并模擬施工現(xiàn)場常見的振搗、養(yǎng)護(hù)方式澆注了某攪拌站修車棚內(nèi)的一段剪力墻及一段廢棄路面。試驗(yàn)?zāi)康闹饕球?yàn)證粉煤灰對混凝土表面強(qiáng)度的影響,并探求常見混凝土表面疏松問題的原因。每個配比攪拌方量1～3 m3 ,并取有代表性的試驗(yàn)多次驗(yàn)證。前后共試驗(yàn)13 次,使用混凝土29 m3 。試驗(yàn)所用水泥分別采用攪拌站常用的P.O32. 5R 水泥、P.O42. 5R 水泥、P. S32. 5R 水泥, 以及現(xiàn)象2 所述及的立窯P.O32. 5 水泥。所用粉煤灰為攪拌站常用的兩種Ⅱ級粉煤灰A、B。兩種粉煤灰技術(shù)指標(biāo)見表1。

　　粉煤灰A 含炭量在12 %左右,顏色較黑。粉煤灰B 含炭量在6 %左右,顏色較淺。粉煤灰摻量分別按0 % ,10 % , 20 %等, 路面最高摻量25 %。按攪拌站常用砂率,不同水灰比、不同粉煤灰摻量、以及不同施工方法進(jìn)行對比試驗(yàn)。

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　　混凝土路面工程模擬試驗(yàn)前后共進(jìn)行8 次,試驗(yàn)配比見表2。混凝土的表面硬度采用回彈的方法評定,實(shí)測混凝土強(qiáng)度、混凝土拌合物狀態(tài)及使用效果見表3。