饱和粉煤灰混凝土早期强度与含水率关系的试验研究

成胜权，王 琛，丁 琳

（1.黑龙江省公路勘察设计院，哈尔滨150080；2.呼伦贝尔市水利水电勘测设计院，内蒙古 呼伦贝尔021008；3.黑龙江大学建筑工程学院，哈尔滨150080）

0 引 言

在饱和粉煤灰混凝土中，因有水存在，粉煤灰可以与混凝土中物质进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶［1－3］，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用［3－5］。水在混凝土力学性能的各个阶段都发挥着重要作用［6］，在施工配合比阶段，水灰比的含量﹑砂石的含水率、骨料湿度等影响着混凝土强度的产生［7］，在其他条件一定的情况下，水灰比中水的含量增加，混凝土强度就降低［8］。在养护阶段，混凝土强度的产生必须有水的参与，在水化作用下，混凝土开始发育，强度值不断提高［9］，水的缺少将过早结束水化热过程，严重影响后期强度的提高［10］，所以标准养护条件要求湿度＞90%。在实际使用中，由于水分子的参与，混凝土中内部钢筋过早锈蚀，影响混凝土可靠性；混凝土耐久性也受到水分子参与的影响［10－11］。可见研究混凝土中含水率与强度的变化是很有必要的，不仅有利于提高粉煤灰的利用率，也能对提高混凝土强度，生产更高性能的混凝土有一定的参考意义［12］。

虽然大量掺入粉煤灰能很好地改善和提高混凝土的性能，但由于粉煤灰在混凝土中早期活性低，水化反应开始时间晚［13］，造成混凝土早期强度偏低，不能满足工程进度要求，而施工现场又不能很好地满足混凝土的养护要求，影响了其在实际工程中的广泛应用［14］。

1 试验材料与方法

1.1 试验原材料及其性能

1）水泥：水泥为天鹅牌42.5普通硅酸盐水泥，其物理力学性能指标见表1。

表1 水泥的物理力学性能指标Table 1 Physical and mechanical properties of cement

2）粉煤灰：粉煤灰为黑龙江火电公司研磨一级，粉煤灰的化学成分见表2。

表2 粉煤灰的化学成分Table 2 Chemical components of fly ash %

3）细骨料：选用的细骨料为天然河砂，其物理力学性能见表3。砂料试验结果表明，砂的细度模数是2.79，属中砂。含泥量为2.5%，满足高性能胶结材料和用砂的有关规范要求。

表3 砂试验结果表Table 3 Test results of sand

4）粗骨料：新鲜的石灰岩碎石；减水剂：黑龙江省低温建筑材料研究院生产的WND减水剂；水：自来水。

1.2 试验试样配合比

试样1，A组：水胶比取0.30，胶体材料中粉煤灰50%，减水剂2%。

试样2，B组：水胶比取0.30，胶体材料中粉煤灰70%，减水剂2%。

1.3 试件回弹检测、早期强度及含水率试验

1）应用数字回弹仪进行了回弹测定试验，试验数据见表4。

表4 试件回弹值Table 4 Specimen rebound value

续表4Continoues table 4

2）混凝土单轴抗压强度试验。按下式计算混凝土立方体抗压强度fcc（计算精确至0.01MPa）：

式中P为破坏荷载，N；A为试件面积，mm2（本试件为标准立方体试件，尺寸为150mm×150mm ×150mm，即受压面积A＝150×150mm2）。

根据实验记录18块试件破坏荷载P，按上式计算fcc，结果见表5。

表5 试件抗压强度Table 5 Specimen compressive strength

3）混凝土含水率测定。为了探讨大掺量粉煤灰混凝土早期强度与其含水率的关系，研究3、7、14d的单轴抗压强度与含水率之间的内在规律，所有试样完成抗压强度测试后，立即取样进行含水率测定，测定的数据见表6。

表6 混凝土含水率Table 6 Concrete water content

2 数据分析与结果讨论

2.1 早期强度与含水率的关系

根据试验结果，A组（试件1，粉煤灰50%）、B组 （试件2，粉煤灰70%）早期强度与含水率的关系，见图1、图2。

2.2 数据分析及混凝土回弹值、抗压强度（MPa），含水率三者之间的关系

对比图1﹑图2回弹值、抗压强度（MPa），含水率三者之间的变化规律，饱和大掺量粉煤灰混凝土试件早期强度都随含水率的降低而升高。3、7 d两组试件抗压强度和回弹值明显增加，含水率下降也明显。7、14d试件抗压强度大幅增加，回弹值也不断增加，两组试件含水率也都在下降。A组试件 （粉煤灰含量50%）含水率下降幅度依然很大，而B组试件 （粉煤灰含量70%）含水率下降幅度不是很大。试验结果表明大掺量粉煤灰30%混凝土的早期强度3，7，14d分别增加47%，37%，45%而粉煤灰掺量70%的混凝土的早期强度3，7，14d分别增加74%，24%，70%；粉煤灰混凝土3，7，14d早期强度分别为50%粉煤灰混凝土强度的43%、51%、48%。

就总体而言，饱和大掺量粉煤灰混凝土试件早期强度都随含水率的降低而升高，由于影响混凝土强度的因素不止含水率一个，而且对于饱和养护的混凝土含水率对于后期强度的影响不是主要因素，可预测两组试件的含水率值最终都会在一个数值附近波动，变化将不再明显，而试件的强度将提升至最大而不再增加。

由图1、图2可见，混凝土试件中粉煤灰的掺量越大，混凝土早期强度越低，正如本文引言中提到，大掺量粉煤灰混凝土早期强度低，影响了粉煤灰混凝土在工程中的应用，但粉煤灰的掺量对混凝土早期含水率无太大影响。

3 结 论

本文揭示了含水率与饱和养护的大掺量粉煤灰混凝土早期强度的关系，经过试验及对实验数据的整理分析，含水率对无损检测回弹值和立方体轴心抗压强度的影响，粉煤灰掺入量越大，混凝土早期强度和含水率越低；水饱和养护条件下混凝土试件早期强度随着含水率的降低而升高，粉煤灰掺入量增大，这一变化逐渐变弱。

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