粉煤灰细度对普通混凝土性能的影响探讨

■ 蔡振寅 Cai Zhenyin 张瑞丰 Zhang Ruifeng 傅丽华 Fu Lihua

粉煤灰细度对普通混凝土性能的影响探讨

■ 蔡振寅 Cai Zhenyin 张瑞丰 Zhang Ruifeng 傅丽华 Fu Lihua

加入适量的粉煤灰能影响普通混凝土的诸多性能。实验发现，粉煤灰细度越细，粉煤灰中的活性成分越容易与水泥中的Ca(OH)2结合，使混凝土的塌落度、流动性及保水性越好；同强度、同掺量粉煤灰细度越细，混凝土的抗压强度越高；粉煤灰品质的提升，会增强混凝土的抗渗性。

粉煤灰；细度；混凝土；坍落度；抗渗性；抗压强度

0 引言

粉煤灰，亦称飞灰[1]，是电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末(《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/ T1596—2005)。我国是个产煤和燃煤大国，每年粉煤灰排放数量给生态环境带来巨大的压力，因此相关人员对粉煤灰在建筑领域中的应用也投入了大量的精力[2]。混凝土中掺入适量的粉煤灰，可大大减少水泥用量，降低成本，同时也能改善混凝土的和易性，增加混凝土流动度、保水性、施工性，降低混凝土的水化热反应，提高混凝土抗渗性及抗压强度。为此，我们选择了不同细度的粉煤灰，进行了相关的实验工作。

1 试验

1.1 试验设备

仪器设备：混凝土压力试验机、混凝土抗渗试验仪、单卧轴强制式混凝土搅拌机、混凝土试验用振动台、电子天平、坍落度筒及捣棒、坍落度扩展度板、1h经时坍落度筒。

1.2 原材料

（1）水泥：华新水泥厂生产的P.O 42.5 普通硅酸盐水泥和PⅡ52.5硅酸盐水泥。

（2）粉煤灰：F类粉煤灰，Ⅰ级灰（细度9.0%）、Ⅱ级灰（细度17.2%）、Ⅲ级灰（细度35.4%、细度44.5%）。

（3）矿粉：上海宝田新型建材有限公司生产的S95级粒化高炉矿渣微粉。

（4）细骨料：符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》 （JGJ52—2006）要求的天然河砂，Ⅱ区中砂。

（5）细骨料：符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》（JGJ52—2006）要求的5～25mm连续粒级的碎石。

（6）外加剂：上海建工材料工程有限公司生产的聚羧酸高性能外加剂TX600。

（7）水：符合《混凝土用水标准》（JGJ63—2006）要求的拌合用水，自来水。

1.3 试验方法

1.3.1 混凝土拌合物性能试验

按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/ T50080—2002）进行混凝土坍落度或坍落度扩展度、1h经时坍落度、流动性、保水性试验。

1.3.2 混凝土抗压试验

按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/ T50081—2002）进行混凝土抗压强度试验。

1.3.3 混凝土抗渗性试验

按照《普通混凝土长期性能及耐久性能试验方法标准》（GB/T50082—2009）进行混凝土抗渗性试验，采用逐级加压法进行试验操作。并按照《混凝土耐久性检验评定标准》（JGJT 193—2009）进行抗渗等级评定。

1.4 制作及养护

按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB50081—2002）进行混凝土抗压试件、混凝土抗渗试件的制作和养护。

表1 混凝土配合比/kgm-3

2 结果与讨论

2.1 确立混凝土配合比

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2011）进行配置，混凝土配合比应满足混凝土配制强度及其他力学性能、拌合物性能、长期性能和耐久性能的设计要求。以C20、C25、C30、C35、C40、C45、C507个混凝土设计强度等级及粉煤灰9.0%、17.2%、35.4%、44.5%4个细度组成28个实验配比，另增加一个基准配比（表1）。

2.2 混凝土拌合物性能及力学性能试验结果

对28个实验配比及1个基准配比进行了多项试验，结果详见表2，性能测试见图1～4。

2.3 混凝土拌合物性能及力学性能结果分析

2.3.1 混凝土拌合物性能

从表2得知，实测混凝土坍落度性能尚可。基准C30实测混凝土坍落度与同设计强度等级中加入粉煤灰Ⅰ级灰、Ⅱ级灰差异不大，但1h经时坍落度、流动度、保水性性能不好。实测混凝土坍落度、1h经时坍落度、流动性、保水性等混凝土性能指标对粉煤灰品质要求较高，粉煤灰粗细程度对混凝土工作性影响较大。同一混凝土设计强度等级情况下，粉煤灰细度越细，微颗粒越小,比表面积越大，其需水量越小，相应的粉煤灰中的活性指数越大，粉煤灰中的活性成分也越容易与水泥中的Ca(OH)2结合在一起，使混凝土拌合物实测混凝土坍落度、1h经时坍落度、流动性、保水性越好。粉煤灰细度越粗，其需水量越大，实测混凝土坍落度、1h经时坍落度、流动性、保水性就越差。

2.3.2 混凝土抗压强度性能

图1 混凝土实测坍落度

图2 混凝土抗压强度

图3 混凝土抗渗性能

图4 混凝土1h经时坍落度

从表2得知，基准C30混凝土抗压强度早期7d抗压强度提升较快，后期28d抗压强度与同强度掺入粉煤灰Ⅰ级灰、Ⅱ级灰差异不大，其中Ⅰ级灰对混凝土强度贡献较多。在同强度、同掺量、不同粉煤灰细度的情况下，混凝土强度会随着粉煤灰细度变化而变化。粉煤灰细度越细，相应的混凝土抗压强度越高；粉煤灰细度越粗，相应的混凝土抗压强度越低。

2.3.3 混凝土抗渗性能

从表2得知，采用逐级加压法进行试验。在7个混凝土设计强度等级中掺入Ⅰ级灰、Ⅱ级灰，抗渗性能都优于或相当于基准C30的抗渗性能。其中Ⅰ级灰对混凝土抗渗性能贡献较多。混凝土中掺入粉煤灰会产生火山灰反应，生成水化硅酸钙，其填充了混凝土中的孔隙，从而增强了混凝土抗渗性的能力，且随着粉煤灰品质的提升，混凝土抗渗性会有所增强。

表2 混凝土拌合物性能及力学性能试验结果

3 结语

（1）粉煤灰细度对混凝土工作性影响较大。粉煤灰细度越细，粉煤灰中的活性成分越容易与水泥中的Ca(OH)2结合在一起，使混凝土拌合物实测混凝土坍落度、1h经时坍落度、流动性、保水性较好。

（2）在同强度、同掺量、不同粉煤灰细度的情况下，混凝土强度会随着粉煤灰细度变化而变化。粉煤灰细度越细，粉煤灰中的活性指数越大，相应的混凝土抗压强度越高。

（3）混凝土中掺入粉煤灰会产生火山灰反应，生成水化硅酸钙，填充了混凝土中的孔隙，随着粉煤灰细度品质的提升，混凝土抗渗性会有所增强。

（4）从性能及成本考虑，在一般工程建筑使用中，我们建议设计强度等级C30掺入Ⅰ级灰、Ⅱ级灰的混凝土(编号10、11)，其综合性能较好。

[1]贾德义,赫肖黎,冯宾.粉煤灰改良重粘土地的研究报告[J].粉煤灰综合利用,1990(1):20-22.

[2]刘艳丽,何志海.浅谈粉煤灰对混凝土强度的影响[J].广东建材,2008(4):36-38.

Discussion on Infl uence of Fineness of Coal Ash on Performance of Normal Concrete

A number of performances of normal concrete can be improved by adding appropriate amount of coal ash. Experiment found that the thinner the coal ash, the easier the active components of coal ash bond with Ca(OH)2in the cement so as to improve the collapsbillity, liquidity and water-retaining property of the concrete; the thinner the coal ash at the same strength and addition amount, the higher the compressive strength of the concrete will be; the anti-permeability of the concrete will be strengthened with improvement of the coal ash quality.

coal ash, fi neness, concrete, collapsbillity, anti-permeability, compressive strength

2016-05-27）

蔡振寅，上海市房地产科学研究院上海房屋质量检测站助理工程师；张瑞丰，上海建科检验有限公司助理工程师；傅丽华，上海市房地产科学研究院高级工程师。