不同厂家Ⅰ级粉煤灰混合掺用对混凝土性能影响的研究

张飞朋 魏睿

【摘要】：通过三种不同厂家的Ⅰ级粉煤灰按50%：50%的比例相互混合掺用后常态和碾压混凝土的力学、变形和耐久性能的试验研究，表明混合掺用粉煤灰混凝土的各项性能与单独掺用粉煤灰相同。试验结果表明在不同厂家的Ⅰ级粉煤灰需水量比和烧失量相近的情况下，混合掺用对混凝土性能无明显影响。

【关键词】：Ⅰ级粉煤灰；混合掺用；混凝土性能

1、前言

粉煤灰又称飞灰，是指燃煤电厂中磨细煤粉在燃烧过程中，煤通过锅炉炉膛高温室区时，挥发性物质和炭粒燃烧发热，煤中的大部分矿物（粘土、石英、长石等）在高温室熔融，熔融物到低温区形成球状和多孔状玻璃体。大部分玻璃体随着烟气通过收尘器被分离下来而得到的灰尘。粉煤灰呈灰褐色，通常呈酸性，比表面积在2500～2700cm2/g，尺寸从几百微米到几微米，通常为球形颗粒。

粉煤灰作为掺合料掺入水泥混凝土，在新拌和硬化阶段可改善水泥混凝土的工作性，降低水化热，调节硬化过程。在水泥混凝土硬化阶段，粉煤灰中的活性组分与水泥生成的游离石灰结合生成新的胶结物质，不间断填充水泥混凝土的内部空隙，使水泥混凝土更加密实，比普通混凝土的强度更高，耐久性更好。粉煤灰作为掺合料已成为水泥混凝土中不可或缺的组分，但是有些工程因地处偏僻，交通不便，工程附近电厂供应的粉煤灰在数量和质量方面不能完全满足工程施工质量和进度的要求。受长途运输和储灰能力的限制，每种灰单独的数量不能满足混凝土浇筑进度的需求，因此，可能在浇筑混凝土时需要几种不同厂家的粉煤灰混掺使用，这会给混凝土的性能以及工程质量造成什么影响。为此试验研究了三种不同厂家的Ⅰ级粉煤灰按50%：50%的比例相互混掺后常态混凝土和碾压混凝土的力学、变形和耐久性能。

2、粉煤灰品质检测

对选用的达州、鸭溪、洛阳热力三种Ⅰ级灰进行品质检测，检测结果见表1。检测结果表明，三种灰均满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）中的Ⅰ级灰技术要求。

3、混合掺用粉煤灰混凝土性能试验

3.1 试验原材料

水泥采用宜宾双马42.5中热水泥，减水剂采用江苏博特公司生产的缓凝高效减水剂JM-ⅡC（减水率23.5%），引气剂采用浙江龙游公司生产的ZB-1G，粗骨料采用向家坝工程马延坡砂石加工系统生产的粒径为5mm-20mm、20mm-40mm、40mm-80mm石灰岩人工骨料，细骨料为马延坡砂石加工系统生产的石灰岩人工砂（F·M=2.66、石粉含量15.8%）。粗骨料级配比例，常态三级配为小石：中石：大石=25：25：50；碾压三级配为小石：中石：大石=30：40：30。

3.2 混合掺用粉煤灰对混凝土用水量和含气量的影响

常态混凝土采用水胶比0.50，三级配，粉煤灰掺量35%，碾压混凝土采用水胶比0.48，三级配，粉煤灰掺量60%。对其混合掺用粉煤灰混凝土拌和物进行性能试验检测，其根据试验结果可知，常态混凝土，在水胶比、粉煤灰掺量相同和混凝土拌和物相同的坍落度与含气量时，三种Ⅰ级粉煤灰单独掺用时混凝土拌和物引气剂掺量和用水量一致，而三种Ⅰ级粉煤灰混合掺用时，混凝土拌和物引气剂掺量增加0.2/万左右，用水量比粉煤灰单独掺用时增加1～2 kg/m3。碾压混凝土，三种Ⅰ级粉煤灰混合掺用在VC值与含气量基本相同时，混凝土拌和物用水量相比粉煤灰单独掺用增加2 kg/m3左右，引气剂掺量增加0.5/万～0.8/万。不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用使常态和碾压混凝土拌和物用水量及引气剂掺量增加。

3.3 混合掺用粉煤灰对混凝土抗压、抗拉强度的影响

进行混合掺用粉煤灰常态和碾压混凝土的抗压、抗拉强度性能试验，其根据试验结果可知，三种不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混和掺用时，常态混凝土28d抗压强度在29.7～31.3MPa之间，90d达到42.2～45.6MPa，碾压混凝土28d抗压强度在22.7～23.6MPa之间，180d达到37.5～41.6MPa，与三种Ⅰ级粉煤灰单独掺用时相比各龄期基本相同，抗拉强度也基本变化不大，表明不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用对常态和碾压混凝土的抗压、抗拉强度影响不大。

3.4 混合掺用粉煤灰对混凝土极限拉伸值、弹性模量的影响

进行混合掺用粉煤灰常态和碾压混凝土的极限拉伸值、弹性模量试验，其根据试验结果可知，三种不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混和掺用和单独掺用时，常态混凝土90d设计龄期的极限拉伸值在1.13～1.21×10-4之间，碾压混凝土180设计龄期的极限拉伸值在0.92～1.13×10-4之间。不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用对常态和碾压混凝土的极限拉伸值、弹性模量没有明显的不利影响。

3.5 混合掺用粉煤灰对混凝土抗冻、抗渗性能的影响

进行混合掺用粉煤灰常態和碾压混凝土的抗冻、抗渗性能试验，其根据试验结果可知，三种Ⅰ级粉煤灰混合掺用，常态混凝土抗冻性能达到F200，碾压混凝土达到F150的设计等级要求，而且相对动弹性模量的保留值均在90%以上，抗渗试验最大加压至1.0MPa，混合掺用粉煤灰常态和碾压混凝土抗渗等级均为>W10。不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用对常态和碾压混凝土的抗冻、抗渗性能无明显影响。

4、结语

（1）不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用时，常态和碾压混凝土拌和物用水量与单独掺用相比略增加1～2 kg/m3，引气剂掺量增加。

（2）不同厂家的Ⅰ级粉煤灰混合掺用对常态和碾压混凝土抗压、抗拉、极限拉伸值、弹性模量的影响与粉煤灰单独掺用相比无明显不利影响。

（3）三种Ⅰ级粉煤灰混合掺用，常态混凝土抗冻性能达到F200，碾压混凝土达到F150的设计等级要求，而且相对动弹性模量的保留值均在90%以上，抗渗等级均为>W10。

（4）粉煤灰作为混凝土一种重要的矿物掺和料，对混凝土的性能有着很大的影响，而粉煤灰的混合掺用将对混凝土的质量控制带来不确定的影响，因此，在选择混合掺用的Ⅰ级粉煤灰时，要选择需水量比和烧失量相近的进行混合掺用，而且在混凝土拌制时，不同厂家的粉煤灰一定要混合均匀。

参考文献

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