粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)研究

　　摘要：粉煤灰作為工業(yè)副產(chǎn)品，它的綜合處理和利用，不但減少對(duì)環(huán)境的污染，還有利于環(huán)保，滿足可持續(xù)發(fā)展需要的綠色混凝土。本文從有效利用粉煤灰的角度出發(fā)，研究了粉煤灰加氣混凝土。試驗(yàn)測(cè)試了含氣量為5.5%的粉煤灰加氣混凝土4d、7d、14d、21d、28d、60d、90d、180d 等各齡期的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，研究了粉煤灰加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)的變化規(guī)律，總結(jié)了混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果，加氣粉煤灰混凝土28d 的劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別是180d 的76.73%和80.79%。因此，采用28d 的強(qiáng)度來(lái)分析運(yùn)行期的結(jié)構(gòu)有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，偏于保守。

　　關(guān)鍵詞：引氣劑；粉煤灰；混凝土強(qiáng)度

　　1．引言

　　粉煤灰作為一種人工火山灰質(zhì)材料，是熱電廠的工業(yè)副產(chǎn)品，可以作為優(yōu)良的活性摻合料用作為混凝土拌和中的膠凝材料，從而部分取代水泥。粉煤灰混凝土是一種節(jié)約資源和能源、有利于環(huán)保、滿足可持續(xù)發(fā)展需要的綠色混凝土[1]，[4]。隨著我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，以至造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了適應(yīng)建筑經(jīng)濟(jì)向環(huán)保、節(jié)能及高效的方向發(fā)展需要，搞好粉煤灰的綜合利用，對(duì)減少工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的污染，化害為利、變廢為寶及節(jié)約能源和自然資源等，都具有深遠(yuǎn)的意義[2]。

　　我國(guó)北方地區(qū)的道路、橋梁及水工混凝土建筑物結(jié)構(gòu)，經(jīng)常遭受凍融作用，而凍融破壞是這些結(jié)構(gòu)的主要病害之一[3]。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)抵抗凍融循環(huán)的破壞作用，工程中結(jié)合混凝土凍融破壞的機(jī)理，在混凝土中加入外加劑，使得混凝土內(nèi)部引入均勻分布的小氣泡，從而提高混凝土的抗凍耐久性[5]?，F(xiàn)行的規(guī)范對(duì)混凝土的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)主要是建立在標(biāo)準(zhǔn)試塊28d 抗壓強(qiáng)度之上，但是對(duì)于分析混凝土結(jié)構(gòu)的施工期和運(yùn)行期可靠性而言，研究混凝土的早期和長(zhǎng)期強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律具有較強(qiáng)的工程實(shí)際意義[6]。

　　2．試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　2.1 試驗(yàn)原材料

　　本試驗(yàn)用水泥采用阜新鷹山水泥廠生產(chǎn)的鷹山牌42.5 號(hào)普通硅酸鹽水泥。水泥的基本性質(zhì)見(jiàn)表1。粉煤灰采用阜新鑫源粉煤灰建筑材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，粉煤灰的基本性質(zhì)見(jiàn)表2。外加劑為松香皂類高效引氣劑。試驗(yàn)所用細(xì)骨料均為天然中砂，粗骨料為碎石，最大粒徑為20mm。

　　2.2 混凝土配合比及試件

　　表3 為混凝土每立方米的配合比，粉煤灰取代水泥30%，摻加0.2%的高效引氣劑，混凝土中的含氣量5.5%，不摻加引氣劑的該配比混凝土的含氣量為1.9%。

　　本次試驗(yàn)所采用的試件為100 100 × ×100mm 的立方體試件，試件在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。每個(gè)齡期抗壓和劈拉試驗(yàn)試件分別取多塊，剔出離散性很大的數(shù)據(jù)，并根據(jù)試驗(yàn)情況增加每組的試塊數(shù)量，保證每組試驗(yàn)得到3 個(gè)有效數(shù)據(jù)。

　　2.3 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)過(guò)程 [Page]

　　本文試驗(yàn)采用氣壓式含氣量測(cè)定儀進(jìn)行混凝土的含氣量的測(cè)定?？箟簭?qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)在600kN 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)情況調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的量程和精度。劈裂抗拉試驗(yàn)墊條采用直徑為100mm 的鋼制弧形墊條，在試件和墊條之間墊以厚3mm 的三合板墊層，試驗(yàn)時(shí)三合板墊層不重復(fù)使用。

　　3. 試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　3.1 試驗(yàn)結(jié)果

　　表4 分別列出了加氣粉煤灰混凝土各齡期的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度?？梢钥闯鲭S著混凝土齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度均增長(zhǎng)，并且隨著齡期的增長(zhǎng)，各組試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)值的離散性逐漸下降，到28d 以后的離散性很小，試驗(yàn)值均接近均值。21d 以后，混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)增長(zhǎng)較為迅速，到90d 增長(zhǎng)速度趨緩，但仍穩(wěn)定增長(zhǎng)。

　　3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

　　3.2.1 加氣粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度

　　從表4 的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度單調(diào)增長(zhǎng)，并且混凝土的抗壓強(qiáng)度在早期強(qiáng)度較低，4d 和7d 強(qiáng)度只分別達(dá)到28d 強(qiáng)度的59.3%和74%；并且混凝土的抗壓強(qiáng)度在90d 齡期以后仍然穩(wěn)定增長(zhǎng)，28d 的抗壓強(qiáng)度只相當(dāng)于180d 抗壓強(qiáng)度的80.79%。因此，工程中粉煤灰混凝土結(jié)構(gòu)分析時(shí)采用28d 齡期的強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)運(yùn)行期有較大的強(qiáng)度富余，偏于保守。

　　3.3.2 加氣粉煤灰混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度

　　從表4 的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度單調(diào)增長(zhǎng)。比較后可以看出，加氣粉煤灰混凝土的初期劈裂抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)較抗壓強(qiáng)度要快，在齡期為4d 和7d 混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度分別到28d 的77.069%和84.33%。并且28d 后，劈裂抗拉強(qiáng)度仍然獲得了較大增長(zhǎng)，28d 劈裂抗拉強(qiáng)度僅為180d 的76.73%，從這個(gè)意義上講，加氣粉煤灰混凝土達(dá)到穩(wěn)定的劈裂抗拉強(qiáng)度較抗壓強(qiáng)度需要更長(zhǎng)的時(shí)間，并且在分析運(yùn)行期的加氣粉煤灰混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)用到28d 劈裂抗拉強(qiáng)度是偏于保守的。

　　4．結(jié)論

　　本文測(cè)試了加氣粉煤灰混凝土從4d 到180d 的各個(gè)齡期的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，所測(cè)的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)隨齡期單調(diào)增長(zhǎng)，并且混凝土強(qiáng)度的離散性逐漸減小。分析了加氣粉煤灰混凝土早齡期抗壓強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律，為工程中使用加氣粉煤灰混凝土結(jié)構(gòu)作結(jié)構(gòu)分析提供參考。加氣粉煤灰混凝土28d 的劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別是180d 的76.73%和80.79%，因此，采用28d 的強(qiáng)度來(lái)分析運(yùn)行期的結(jié)構(gòu)有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，偏于保守。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 吳中偉. 綠色高性能混凝土與科技創(chuàng)新[J]. 建筑材料學(xué)報(bào)，1998.3 VOL.1（1）

　　[2] 周明耀，楊鼎久，高定. 大摻量等外粉煤灰混凝土的抗?jié)B性能研究. 水利水電技術(shù), 第33 卷2002 年第7期.

　　[3] 李金玉，曹建國(guó)等. 混凝土凍融破壞機(jī)理的研究[J]. 水利學(xué)報(bào)，1999，1：41-49

　　[4] 焦繼宏, 張秀文. 粉煤灰水泥強(qiáng)度與摻灰量的關(guān)系. 粉煤灰綜合利用, 1998 年第2 期.

　　[5] 邵洪江, 孫風(fēng)金,丁鑄. 粉煤灰泡沫混凝土研究. 山東建材, 1999 年第2 期

　　[6] 孟志良, 王淑紅等. 大摻量粉煤灰混凝土早期及28 天強(qiáng)度的初步研究. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000 年1 月

　 原作者： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 崔正龍   
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