粉煤灰对混凝土强度的影响及在混凝土中的应用

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粉煤灰对混凝土强度的影响及在混凝土中的应用

粉煤灰对混凝土强度的影响及在混凝土中的应用

摘要：在混凝土中掺入粉煤灰起到节能减排、降低水化热、改善工作性能、防盐碱侵蚀、降低温度敏感性及降低工程造价等重要意义。本文以工程实例详细阐述了粉煤灰各不同比例掺入量对混凝土强度及其它性能的影响，并根据试验结果作为进行施工配合比选择的依据。

关键词：混凝土强度掺入粉煤灰配合比

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1前言

粉煤灰是火力发电厂从煤粉锅炉排出的烟气中收集到的细微粉末，其数量在电厂煤粉锅炉排出的煤灰渣量中占最大比例。煤粉在锅炉炉膛中呈悬浮状态燃烧，其中的不燃物大量混杂在高温烟气中，由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒，并从废气中收集下来的细颗粒粉末。随着社会的进步、科学的发展及人民生活水平的提高，工厂的生产及人民日常生活越来越依靠电力作为动力，使得电力需求大幅增长，电力工业迅速发展，发电产生的粉煤灰数量急剧增加，中国成为世界消耗煤炭最多的国家之一。不加以利用的为废弃污染物，其堆放需要占用大量土地，用因其为煤燃烧后的烟气中收细微粉末，露天堆放的粉煤灰产生扬尘成为大气环境污染源头，若排入河道会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。在进行混凝土拌制时掺入粉煤灰不仅能够改善混凝土性能，减少水泥用量，降低工程造价，且在利于环境保护，所以将粉煤灰利于混凝土中具有特殊的技术、经济、环保意义。

某高层建筑结构采用C30、C35、C40及C45等强度等级的混凝土，数量巨大，如果在混凝土施工中掺入粉煤灰，取代部分水泥用量，不仅能够改善混凝土性能，同时也能够取得良好的经济效益，应在建筑施工中进行广泛推广应用。 最新【精品】范文 参考文献 专业论文

2粉煤灰在混凝土中的作用

1）粉煤灰的形态效应

主要是指粉煤灰颗粒形貌、粗细、表面粗糙程度等物理方面的特征在混凝土中的产生应用效果。粉煤灰主要由微珠颗粒组成，圆形的微珠能够起到滚珠的作用，降低混凝土拌和物中各种组成材料的内摩擦力而提高流动性。优质粉煤灰的需水量要小于水泥，故可起到减水及提高流动性的作用。由于粉煤灰的颗粒形状呈球状，在浇注和泵送时的润滑作用良好，实践表明：坍落度为7～10cm的掺粉煤灰拌合物就显示良好的泵送性能。以前的大量研究表明，还可减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性、泌水性；提高混凝土抗渗能力。

2）火山灰效应

粉煤灰属于活性矿物掺合料。粉煤灰中含有的玻璃态的SiO2和Al2O3属于活性氧化硅和活性氧化铝，它们可以与水泥水化生成的氢氧化钙和水发生水化反应（该水化反应亦称二次反应），生成具有水硬性特点的水化硅酸钙、水化铝酸钙等，对混凝土起到增强作用和堵塞在混凝土毛细孔隙内，提高了混凝土的抗腐蚀能力。

3）微集料效应

微集料效应表现为填充效应和界面效应；粉煤灰中粒径很小的微珠和粉末在水泥中相当于未水化的水泥颗粒，具有很好的填充性，能均匀填充于骨料颗粒的空隙之中，对水泥起物理分散作用，避免其发生絮凝，提高了均质性和致密性；提高水泥净浆与集料料界面过渡区的密实度，减小界面过渡区的厚度，减少界面结构裂隙；有效地限制氢氧化钙晶体的择优取向，同时粉煤灰的二次反应消耗了氢氧化钙。

除上述三个基本效应外，粉煤灰还有许多其它效应，如免疫效应(抑制碱集料反应效应、提高耐腐蚀性效应等)、减热效应(降温升效应)、泵送效应等，不过这些效应都离不开上述三个基本效应。作为一种综合效应，粉煤灰可以延缓早期强度发展速率，显著改善混凝土抗裂性能。

3掺入粉煤灰的混凝土试验

由于各电厂产生的粉煤灰不仅微小颗粒的形态各异，化学成分的组成也千差万别，因此不同电厂的粉煤灰对混凝土强度及性能具有完最新【精品】范文 参考文献 专业论文

全不同的影响，为此，我们根据实际所使用的混凝土拌合材料及拟使用的粉煤灰进行不同掺入量的对比试验，以得出粉煤灰对混凝土作用规律，作为选定施工配合比的依据。

3.1试验用原材料

我们对使用的来宾电厂Ⅱ级粉煤灰进行了物理性能与化学检测，结果如表1所示。

表1粉煤灰检测结果表

水泥、砂石料、外加剂均为本均为本项目实际施工所使用的，水泥为鱼峰水泥厂生产普通硅酸盐32.5水泥；碎石为柳州市郊石场生产的连续级配碎石（5～31.5mm），含泥量小于1%，针片状颗粒含量不大于15%；砂为柳江砂，细度模数2.5，含泥在3%以内；减水剂采用NF高效减水剂，掺量为水泥用量的1%；拌合用水为饮用水。

3.2试验方法及过程

目前许多规范中规定的钢筋混凝土中粉煤灰掺量限制为25%以内，本项目将粉煤灰掺入量控制在25%以内，做了粉煤灰取代水泥用量10%、15%、20%、25%四个不同掺量的配合比进行对比及分析。本项目以C30混凝土为例，进行各上述比例掺入量的试验。各配合比如表2。

表2不同比例粉煤灰掺入量混凝土的配合比

3.3试验结果及分析

按以上配合比进行了试验试配及试件抗压强度如表3所示，试件在（20±2）℃相对湿度95%以上的标准中养护。

表3粉煤灰各掺入量试件抗压强度及其它性测试结果

混凝土抗压强度与时间关系曲线如图1所示。

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图1混凝土抗压强度与时间关系曲线图

从表2及图1可知，在粉煤灰以不同比例取代水泥时，随着粉煤灰取代水泥的比例增大，掺粉煤灰的混凝土早龄期的3天、7天、14天抗压强度明显比不掺粉煤灰的基准配合比混凝土要偏低，且混凝土的早期强度随着掺入粉煤灰比例的增大的而减少，各配合比试件抗压强度在28天时与基准配合比基本持平，60天后掺入粉煤灰混凝土的强度均超过基准配合比的混凝土强度，且强度的增长与掺入粉煤灰比例成正比。说明掺入粉煤灰的混凝土早期强度增长较为缓慢，但随着时间的推移，掺入粉煤灰混凝土的强度增长斜率加快，在后期超过未掺入粉煤灰的混凝土强度，可见粉煤灰对混凝土后期强度的增长作用较大，且从后期强度达到甚至超过基准混凝土强度，说明粉煤类能够替代部分水泥，且强度不仅不损失，甚至有所提高。

从表2的性能数据分析可知，随着粉煤灰的掺入，提高了坍落度，明显改减少了泌水率，改善了和易性。这主要归功于粉煤灰微珠颗粒可以起到滚珠的作用，降低混凝土拌和的内摩擦力而提高流动性，从而改善和易性并提高坍落度。

3.4施工配合比确定

经过以上试配及分析，清楚地了解了本项目施工所用的粉煤灰对混凝土强度及性能的影响效果后，又经对配合比进行优化及多次试验，最后采用的是表3所示的施工配合比。

表3经优化后的施工配合比

采用以上配合比，每立方米混凝土造价降低了23.8元。

本项目其它C35、C40及C45等强度等级的混凝土施工配合比均按以上方法进行试配及优化。 最新【精品】范文 参考文献 专业论文

3.5施工效果

混凝土的泌水率得到明显降低，泵送性及和易性得到改善，混凝土质量和力学性能都达到要求，未见温度裂缝。

整个项目在混凝土生产环节降低了工程造价387.6万元，经济效益明显。

4粉煤灰混凝土施工注意事项

（1）要确保粉煤灰的质量，对每批进入使用粉煤灰进行认真检测试验，测定各项目技术参数，必须使用Ⅱ级以上的粉煤灰。

（2）操作中要严格控制配合比，进行认真计量，掺粉煤灰的混凝土拌和时间要比普通混凝土延长30s，以使混凝土充分均匀拌和，避免出现粉煤灰成团的现象。

（3）正确振捣，避免过振引起混凝土表面形成浮浆层。同时，须保证振捣密实，确保构件的外观质量与内在质量。

（4）加强粉煤灰混凝土养护，保持混凝土表面湿润，通常潮湿养护14 d，热天或干燥气候潮湿养护不得少于21 d。

（5）对早期强度要求高的构件，冬季施工不宜采用粉煤灰混凝土配合比。因为冬季气温低，不利于粉煤灰的火山灰反应。

5结束语

清水混凝土施工要求提高管理及施工人员认识及技术水平，要认真做好每个环节，任何一个环节的出现问题都将会破坏清水混凝土效果。

参考文献

[1] GB/T1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]?北京：中国标准出版社，2005，01。

[2]小林一辅、王晓云、邓利?混凝土实用手册[M]?北京：中国电力出版社，2010，01。

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