绿色自密实粉煤灰混凝土特性实验研究

陈 松 张圣菊

(江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏镇江 212003)

0 引言

自密实混凝土是一种在低水胶比下具有很高的流动性却不离析、不泌水、不需要振捣，仅通过自重即能充满配筋密集的模板，并且保持良好匀质性的新型混凝土。而粉煤灰是燃煤电厂排放的废弃物，不仅可等量替代混凝土中部分水泥用量，改善混凝土的工作性能，有助于低碳环保，而且延缓水泥水化速度，防止混凝土的温度裂缝，因此，用粉煤灰配制自密实混凝土可获得良好的经济效益和社会效益。本文通过粉煤灰掺量为10%，20%，30%，40%，50%的实验研究，分析了不同粉煤灰掺量下，自密实混凝土的工作性、力学性能的差异。

1 设计实验方案

1.1 原材料的选择

1)水泥:选用镇江鹤林水泥厂普通硅酸盐水泥(P.O42.5)，经试验测得其3d和28 d的抗压强度分别为25.8 MPa和47.6 MPa，抗折强度分别为4.7 MPa和7.6 MPa。2)粉煤灰:选用镇江谏壁电厂产的Ⅱ粉煤灰。3)减水剂:江苏特密斯混凝土外加剂公司聚羧酸盐高效减水剂PC-1型。4)细骨料:级配合格的天然中砂，细度模数为3.0，符合国家标准JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准［1］。5)粗骨料采用公称粒径为5 mm～20 mm连续粒级碎石，符合国家标准GB/T 14685-2001建筑用碎石、卵石［2］对碎石颗粒级配的要求。

1.2 配合比选取

根据JGJ/T 283-2012自密实混凝土应用技术规程［3］中自密实混凝土的配比和CECS 203∶2006自密实混凝土应用技术规程［4］中自密实混凝土配合比的计算方法，选用初步配合比，对粉煤灰掺量分别为10%，20%，30%，40%和50%的自密实混凝土进行试配试验，经过试配后最终采用的自密实混凝土的配合比见表1。

表1 实验配合比

2 试验方法

根据GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准［5］测定混凝土强度和JGJ/T 283-2012自密实混凝土应用技术规程［3］测定混凝土和易性。

3 试验结果及分析

3.1 工作性能

测得的新拌自密实混凝土坍落扩展度、T500及离析率见表2。

表2 坍落扩展度、T500及离析率

T500时间是自密实混凝土的抗离析性和粘聚性综合指标。实验结果表明，随着粉煤灰产量的增加，坍落扩展度呈上升趋势，且增大较明显，T500时间和离析率呈下降趋势，且较为平缓，但大掺量下T500时间和离析率有加大上升趋势。可见自密实混凝土工作性能良好，具有很好的流动性，但掺量不宜过大，否则影响混凝土的工作性能。实验数据表明，粉煤灰为30%掺量左右的混凝土的T500、抗离析性及坍落扩展度等工作性能良好。

3.2 力学性能

通过对自密实混凝土试件不同龄期(3d，7 d，28 d)下的抗压破坏实验，获得了5批自密实混凝土不同龄期(3d，7 d，28 d)的力学性能指标见图1。

图1 抗压强度变化图

从图1中可以看出，不同掺量的粉煤灰混凝土的抗压强度总体呈上升趋势，且3d～7 d龄期的抗压强度增长速度大于7 d～28 d的增长速度;3d～7 d龄期显示，50%掺量的粉煤灰混凝土抗压强度增长速率大于其他掺量的增长速率;由此表明，粉煤灰对混凝土早期强度的增长影响较大。7 d～28 d龄期显示，30%掺量的粉煤灰混凝土抗压强度增长速率大于其他掺量的增长速率，且50%掺量的增长速率最低，可见粉煤灰掺量过多严重影响混凝土抗压强度。此实验表明，粉煤灰最佳掺量在30%左右。

3.3 抗弯强度

按照GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准［5］中对抗拉强度试验的规定，测试试件尺寸为150 mm×150 mm×600 mm，并按下式计算抗弯强度。

其中，fc为混凝土抗弯强度，MPa;F为破坏荷载，N;L为支座距离，mm;b为试件宽度，mm;h为试件高度，mm。

通过计算得到混凝土抗弯强度见表3。

表3 抗弯强度 MPa

由表3中数据可以看出，随着粉煤灰掺量的变化，其掺量30%的混凝土抗弯强度高于其他掺量的抗弯强度。C40普通混凝土的抗弯强度为4.0 MPa，可见C40自密实混凝土与普通混凝土相比，其抗弯强度稍低。

4 结语

1)当粉煤灰掺量较低时，其坍落度和抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而增长，合理掺量的粉煤灰应用到自密实混凝土中可以增大新拌混凝土的流动性，改善泌水离析，从而提高自密实混凝土的耐久性能。2)粉煤灰的掺入可提高强度储备，但是对早期强度有影响，故粉煤灰掺量不宜过大，本次试验结果表明，粉煤灰的合理掺量为30%。结果表明，当粉煤灰掺量较低时，其抗压强度和抗弯强度随着粉煤灰掺量的增加而增长，但大掺量下(本次试验为40%和50%)，自密实混凝土的抗压强度和抗弯强度有所下降。

［1］ JGJ 52-2006，普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准［S］.

［2］ GB/T 14685-2001，建筑用碎石、卵石［S］.

［3］ JGJ/T 283-2012，自密实混凝土应用技术规程［S］.

［4］ CECS 203∶2006，自密实混凝土应用技术规程［S］.

［5］ GB/T 50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准［S］.