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粉煤灰掺量对长龄期混凝土后期强度的影响

2020-02-28 02:24 作者:电竞app 点击:

  近年来我国对环境保护愈来愈重视,粉煤灰作为一种工业废料,资源丰富,价格低廉,掺入混凝土中不仅可代替水泥,降低工程造价,而且能有效改善混凝土和易性、耐久性、降低水化热,已经成为高性能混凝土的理想掺合料。随着粉煤灰在混凝土中掺量的增加,二次水化反应增多,与普通混凝土相比,早期强度会有所降低,但后期强度增长较快,甚至超过同强度等级的普通混凝土。

  目前对于大掺量粉煤灰混凝土的力学性能评价,主要还是通过测定标准养护28d立方体抗压强度来表征,并不能真实反映混凝土的后期强度,因此,开展较长养护龄期下,粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响研究对其混凝土配合比设计具有重要的指导意义。

  水泥选用西北地区的秦岭42.5级普通硅酸盐水泥,其主要物理力学性能检测结果如表2所示。

  集料选用渭南市临渭区时代石料厂生产的碎石,粒级5~20mm,连续级配,表观密度2670kg/m3,堆积密度1450kg/m3,压碎值7.9%,含泥量0.2%,针片状颗粒含量为1.1%。细骨料选用西安市渭河河砂,表观密度和堆积密度分别为2610kg/m3和1480kg/m3,细度模数为2.8,含泥量1.2%,含水率0.6%。

  减水剂采用平顶山市神翔化工厂生产的萘系高效减水剂(WAN-B),实测减水率为23%。拌和与养护用水为日常饮用水。

  在胶凝材料总量为590kg/m3、其它组成不变的情况下,按粉煤灰的掺量从10%~60%配制混凝土,配合比如表3所示。

  粉煤灰不同掺量(0%~60%)下,成型混凝土试件,在标准条件下养护至规定龄期(28d、60d、180d、365d)后,测定其抗压强度值,如表4、图1所示。同时,以28d龄期抗压强度值为基准,计算60d、180d、365d各龄期下抗压强度值的增长率,如表5、图2所示。

  (1)随着粉煤灰掺量的增加,同龄期混凝土的抗压强度呈现先增后减的规律,其中掺量为20%时,60d抗压强度值达到最大值91MPa,掺量为30%时,180d、365d抗压强度值分别达到最大值106MPa、108MPa。

  (2)对于同一粉煤灰掺量,随着龄期的延长,混凝土后期抗压强度增长较快,当粉煤灰掺量在30%左右时,养护龄期180d、365d抗压强度值均超过100MPa,属超高强度混凝土。

  (3)以28d龄期混凝土抗压强度为基准,随着粉煤灰掺量的增加,长龄期(60d、180d、365d)混凝土抗压强度增长率呈现先增后减规律,当粉煤灰掺量为30%左右时,其抗压强度增长率达到最大值,如龄期365d时增长率可达164%。

  混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及水泥与骨料的粘结力,而水泥石的强度及其粘结力又取决于水化硅酸钙凝胶的多少。掺大量粉煤灰混合材料的硅酸盐水泥的水化主要分两步进行,首先是水泥熟料的水化,即水化生成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等,然后是活性混合材料开始水化。熟料矿物析出的氢氧化钙作为碱性激发剂,石膏作为硫酸盐激发剂,促使活性混合材料粉煤灰中的活性氧化硅和活性氧化铝的活性发挥,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等一些水硬性物质。

  随着粉煤灰掺量的增加,水泥中熟料含量相对减少,故早期水化产物也相应减少,凝结硬化速度慢,早期强度低。当养护龄期超过基准龄期28d后,粉煤灰二次水化反应开始,所以后期强度增长较快,甚至可超过同强度等级的硅酸盐水泥。但当粉煤灰掺量超过30%时,由于水泥水化产物不足,且不足以提供给粉煤灰相应的氢氧化钙,因此直接导致大掺量粉煤灰无法进行二次水化,使其强度随养护龄期增加反而不断下降。

  此外,球形粉煤灰颗粒粒径极小,很容易进入水泥颗粒孔隙中,堵塞混凝土内部的细孔和大孔,且使大孔变成若干微小孔,毛细孔数量减少,孔径变小,降低了混凝土内部空隙率,提高了密实度,减少了泌水,起到了很好的填充作用,增强了水泥石与骨料之间的界面强度。

  (1)随着混凝土养护龄期的延长,粉煤灰的形态效应、微骨料效应及火山灰效应可促使水化硅酸钙、水化铝酸钙等水硬性物质不断增多,很好地改善混凝土的界面结构,粗骨料变细骨料,粗孔变细孔,从而提高混凝土的密实度、强度。

  (2)粉煤灰的掺量对同龄期混凝土抗压强度的影响均呈现先增后减的规律,且当粉煤灰掺量达20%~30%时,强度值达到最大。

  (3)与基准养护龄期28d相比,不同长龄期(60d、180d、365d)粉煤灰混凝土后期强度值均有不同程度增加,当粉煤灰掺量在30%左右时,混凝土后期强度增长率达到最大值。返回搜狐,查看更多

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