粉煤灰掺量对混凝土性能影响的试验研究

张新琛+黄发军+刘莹莹++黄璐艺++戴相如

摘要：对粉煤灰掺量对混凝土性能的影响进行了试验研究。结果表明：粉煤灰能增大新拌混凝土的流动性，改善其和易性，能增加混凝土的凝结时间；粉煤灰改善混凝土后期强度的效果更明显，对早期强度有不利影响；粉煤灰能降低混凝土的电通量，提高混凝土的耐久性。

关键词：粉煤灰；混凝土；坍落度；凝结时间；抗压强度；电通量

中图分类号：TU58 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0159-02

粉煤灰是煤燃烧后排放的一种废渣，严重污染环境，加强粉煤灰的综合利用具有很好的社会、经济效益。粉煤灰在建筑材料特别是混凝土中的应用是其综合利用的一个有效途径，具有广阔的前景。为更合理利用粉煤灰、保证混凝土质量，我们针对粉煤灰的掺量对混凝土的坍落度、凝结时间、强度、电通量等性能的影响进行了试验研究，以期找到粉煤灰的掺量对混凝土性能的影响规律，为粉煤灰在混凝土中的推广应用提供借鉴。

一、试验原材料、配合比及试验方案

1.试验原材料。水泥：浙江芽芽牌P.O 42.5（袋装）；砂子：河砂，中砂，细度模数为2.6，Ⅱ区级配合格，含泥量为0.2%；石子：石灰岩碎石，5～40mm连续级配；粉煤灰：嘉兴电厂Ⅱ级粉煤灰。

2.试验配合比。试验用混凝土配合比见表1。

3.试验方案。按相应国家规范测试PC0、PC1、PC2、PC3共4种混凝土拌合物的坍落度、凝结时间、电通量、立方体抗压强度，其中：（1）坍落度、凝结时间测试按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的方法测定；（2）电通量测试按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的方法测定56d龄期混凝土的电通量；（3）立方体抗压强度测试按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的方法测定7d、28d龄期混凝土的抗压强度。

二、试验结果及分析

1.实验结果。图1为粉煤灰掺量对混凝土坍落度的影响，图1表明，粉煤灰可以增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性。图2为粉煤灰掺量对混凝土凝结时间（终凝时间）的影响，由图2可知，粉煤灰掺量越大，混凝土凝结时间越长。

图3为粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响，由图3可知，随着掺量的增大，混凝土7d抗压强度逐步降低，28d抗压强度则先升高后降低，说明粉煤灰有一个最佳掺量。通过7d和28d抗压强度的对比，说明粉煤灰对混凝土后期强度的影响更明显。图4为粉煤灰掺量对混凝土电通量的影响，由图4可知，粉煤灰掺量越大，电通量越小，说明粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高其耐久性。

2.实验结果分析。在混凝土中掺入粉煤灰，粉煤灰发挥其微骨料效应、形态效应、活性效应和界面效应[1]等，对混凝土性能产生影响。其中，微骨料效应是指粉煤灰中微细颗粒均匀分布在水泥浆体内，填充孔隙和毛细孔，从而改善混凝土的孔结构和增大密实度，优化混凝土性能[2]；形态效应是指粉煤灰中的实心微珠球形颗粒表面光滑、需水量小，一方面可以在混凝土中起滚珠、润滑作用，另一方面可以有效分散水泥颗粒，防止水泥颗粒水化过程中聚集成团；活性效应是指粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物Ca（OH）2发生二次水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，成为胶凝材料的一部分[1]；界面效应是指粉煤灰微细颗粒粘附于骨料表面，可防止水分在骨料下表面聚集，减少泌水，从而改善骨料与水泥石界面过渡区的结构，提高界面过渡区的密实度。

粉煤灰对混凝土某一性能的影响往往是多种效应综合作用的结果。其中，粉煤灰能增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性，主要在于粉煤灰形态效应的发挥，使得混凝土各组成部分界面摩擦减小、混凝土中水泥浆体增多；掺适量粉煤灰能增大混凝土后期强度主要在于微骨料效应、活性效应和界面效应的发挥，使得混凝土结构更致密，界面强度更高，二次水化反应提高了混凝土后期强度。同时，由于水泥用量减少，水化产生的胶凝材料减少，加上二次水化反应需要时间，导致混凝土早期强度降低，并且掺量越大，降低越明显；粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，主要在于粉煤灰微骨料效应和界面效应的发挥，粉煤灰中微细颗粒的填充作用，水泥石与骨料界面的泌水通道减少，使得混凝土的孔结构改善、密实度增大、界面微裂缝减少；混凝土凝结时间主要取决于水泥浆体中水泥颗粒的浓度及水泥颗粒与水接触的充分程度，浓度越大、与水越充分接触，水化反应的速度越快，凝结时间就越短。掺粉煤灰后，水泥浆体中水泥颗粒的浓度降低，水化速度变慢，凝结时间变长，并且掺量越大、浓度越低，凝结时间越长。

三、结论

1.粉煤灰可以改善混凝土拌合物的和易性、延缓凝结时间，可以广泛应用于长距离运输的混凝土中。

2.掺粉煤灰的混凝土早期强度有所降低，后期强度有所提高，但存在一个最佳掺量，工程应用中，粉煤灰掺量不宜过大，否则影响混凝土强度。

3.粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，可以应用于有耐久性设计要求的混凝土中。

总之，在混凝土中合理、适量地使用粉煤灰，可以节约水泥、适当降低工程造价，具有工业废物循环利用和保护环境的双重功效，社会、经济效益明显。

参考文献：

[1]湖南大学，等.土木工程材料[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]何智海.浅谈粉煤灰效应和粉煤灰的激发[J].粉煤灰综合利用，2007，（5）.

基金项目：嘉兴学院2012年SRT《粉煤灰掺量对混凝土性能的影响》项目。

作者简介：张新琛（1992-），女，新疆乌苏人，嘉兴学院本科生在读，研究方向：土木工程。

endprint

摘要：对粉煤灰掺量对混凝土性能的影响进行了试验研究。结果表明：粉煤灰能增大新拌混凝土的流动性，改善其和易性，能增加混凝土的凝结时间；粉煤灰改善混凝土后期强度的效果更明显，对早期强度有不利影响；粉煤灰能降低混凝土的电通量，提高混凝土的耐久性。

关键词：粉煤灰；混凝土；坍落度；凝结时间；抗压强度；电通量

中图分类号：TU58 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0159-02

粉煤灰是煤燃烧后排放的一种废渣，严重污染环境，加强粉煤灰的综合利用具有很好的社会、经济效益。粉煤灰在建筑材料特别是混凝土中的应用是其综合利用的一个有效途径，具有广阔的前景。为更合理利用粉煤灰、保证混凝土质量，我们针对粉煤灰的掺量对混凝土的坍落度、凝结时间、强度、电通量等性能的影响进行了试验研究，以期找到粉煤灰的掺量对混凝土性能的影响规律，为粉煤灰在混凝土中的推广应用提供借鉴。

一、试验原材料、配合比及试验方案

1.试验原材料。水泥：浙江芽芽牌P.O 42.5（袋装）；砂子：河砂，中砂，细度模数为2.6，Ⅱ区级配合格，含泥量为0.2%；石子：石灰岩碎石，5～40mm连续级配；粉煤灰：嘉兴电厂Ⅱ级粉煤灰。

2.试验配合比。试验用混凝土配合比见表1。

3.试验方案。按相应国家规范测试PC0、PC1、PC2、PC3共4种混凝土拌合物的坍落度、凝结时间、电通量、立方体抗压强度，其中：（1）坍落度、凝结时间测试按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的方法测定；（2）电通量测试按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的方法测定56d龄期混凝土的电通量；（3）立方体抗压强度测试按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的方法测定7d、28d龄期混凝土的抗压强度。

二、试验结果及分析

1.实验结果。图1为粉煤灰掺量对混凝土坍落度的影响，图1表明，粉煤灰可以增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性。图2为粉煤灰掺量对混凝土凝结时间（终凝时间）的影响，由图2可知，粉煤灰掺量越大，混凝土凝结时间越长。

图3为粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响，由图3可知，随着掺量的增大，混凝土7d抗压强度逐步降低，28d抗压强度则先升高后降低，说明粉煤灰有一个最佳掺量。通过7d和28d抗压强度的对比，说明粉煤灰对混凝土后期强度的影响更明显。图4为粉煤灰掺量对混凝土电通量的影响，由图4可知，粉煤灰掺量越大，电通量越小，说明粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高其耐久性。

2.实验结果分析。在混凝土中掺入粉煤灰，粉煤灰发挥其微骨料效应、形态效应、活性效应和界面效应[1]等，对混凝土性能产生影响。其中，微骨料效应是指粉煤灰中微细颗粒均匀分布在水泥浆体内，填充孔隙和毛细孔，从而改善混凝土的孔结构和增大密实度，优化混凝土性能[2]；形态效应是指粉煤灰中的实心微珠球形颗粒表面光滑、需水量小，一方面可以在混凝土中起滚珠、润滑作用，另一方面可以有效分散水泥颗粒，防止水泥颗粒水化过程中聚集成团；活性效应是指粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物Ca（OH）2发生二次水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，成为胶凝材料的一部分[1]；界面效应是指粉煤灰微细颗粒粘附于骨料表面，可防止水分在骨料下表面聚集，减少泌水，从而改善骨料与水泥石界面过渡区的结构，提高界面过渡区的密实度。

粉煤灰对混凝土某一性能的影响往往是多种效应综合作用的结果。其中，粉煤灰能增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性，主要在于粉煤灰形态效应的发挥，使得混凝土各组成部分界面摩擦减小、混凝土中水泥浆体增多；掺适量粉煤灰能增大混凝土后期强度主要在于微骨料效应、活性效应和界面效应的发挥，使得混凝土结构更致密，界面强度更高，二次水化反应提高了混凝土后期强度。同时，由于水泥用量减少，水化产生的胶凝材料减少，加上二次水化反应需要时间，导致混凝土早期强度降低，并且掺量越大，降低越明显；粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，主要在于粉煤灰微骨料效应和界面效应的发挥，粉煤灰中微细颗粒的填充作用，水泥石与骨料界面的泌水通道减少，使得混凝土的孔结构改善、密实度增大、界面微裂缝减少；混凝土凝结时间主要取决于水泥浆体中水泥颗粒的浓度及水泥颗粒与水接触的充分程度，浓度越大、与水越充分接触，水化反应的速度越快，凝结时间就越短。掺粉煤灰后，水泥浆体中水泥颗粒的浓度降低，水化速度变慢，凝结时间变长，并且掺量越大、浓度越低，凝结时间越长。

三、结论

1.粉煤灰可以改善混凝土拌合物的和易性、延缓凝结时间，可以广泛应用于长距离运输的混凝土中。

2.掺粉煤灰的混凝土早期强度有所降低，后期强度有所提高，但存在一个最佳掺量，工程应用中，粉煤灰掺量不宜过大，否则影响混凝土强度。

3.粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，可以应用于有耐久性设计要求的混凝土中。

总之，在混凝土中合理、适量地使用粉煤灰，可以节约水泥、适当降低工程造价，具有工业废物循环利用和保护环境的双重功效，社会、经济效益明显。

参考文献：

[1]湖南大学，等.土木工程材料[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]何智海.浅谈粉煤灰效应和粉煤灰的激发[J].粉煤灰综合利用，2007，（5）.

基金项目：嘉兴学院2012年SRT《粉煤灰掺量对混凝土性能的影响》项目。

作者简介：张新琛（1992-），女，新疆乌苏人，嘉兴学院本科生在读，研究方向：土木工程。

endprint

摘要：对粉煤灰掺量对混凝土性能的影响进行了试验研究。结果表明：粉煤灰能增大新拌混凝土的流动性，改善其和易性，能增加混凝土的凝结时间；粉煤灰改善混凝土后期强度的效果更明显，对早期强度有不利影响；粉煤灰能降低混凝土的电通量，提高混凝土的耐久性。

关键词：粉煤灰；混凝土；坍落度；凝结时间；抗压强度；电通量

中图分类号：TU58 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0159-02

粉煤灰是煤燃烧后排放的一种废渣，严重污染环境，加强粉煤灰的综合利用具有很好的社会、经济效益。粉煤灰在建筑材料特别是混凝土中的应用是其综合利用的一个有效途径，具有广阔的前景。为更合理利用粉煤灰、保证混凝土质量，我们针对粉煤灰的掺量对混凝土的坍落度、凝结时间、强度、电通量等性能的影响进行了试验研究，以期找到粉煤灰的掺量对混凝土性能的影响规律，为粉煤灰在混凝土中的推广应用提供借鉴。

一、试验原材料、配合比及试验方案

1.试验原材料。水泥：浙江芽芽牌P.O 42.5（袋装）；砂子：河砂，中砂，细度模数为2.6，Ⅱ区级配合格，含泥量为0.2%；石子：石灰岩碎石，5～40mm连续级配；粉煤灰：嘉兴电厂Ⅱ级粉煤灰。

2.试验配合比。试验用混凝土配合比见表1。

3.试验方案。按相应国家规范测试PC0、PC1、PC2、PC3共4种混凝土拌合物的坍落度、凝结时间、电通量、立方体抗压强度，其中：（1）坍落度、凝结时间测试按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的方法测定；（2）电通量测试按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的方法测定56d龄期混凝土的电通量；（3）立方体抗压强度测试按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的方法测定7d、28d龄期混凝土的抗压强度。

二、试验结果及分析

1.实验结果。图1为粉煤灰掺量对混凝土坍落度的影响，图1表明，粉煤灰可以增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性。图2为粉煤灰掺量对混凝土凝结时间（终凝时间）的影响，由图2可知，粉煤灰掺量越大，混凝土凝结时间越长。

图3为粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响，由图3可知，随着掺量的增大，混凝土7d抗压强度逐步降低，28d抗压强度则先升高后降低，说明粉煤灰有一个最佳掺量。通过7d和28d抗压强度的对比，说明粉煤灰对混凝土后期强度的影响更明显。图4为粉煤灰掺量对混凝土电通量的影响，由图4可知，粉煤灰掺量越大，电通量越小，说明粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高其耐久性。

2.实验结果分析。在混凝土中掺入粉煤灰，粉煤灰发挥其微骨料效应、形态效应、活性效应和界面效应[1]等，对混凝土性能产生影响。其中，微骨料效应是指粉煤灰中微细颗粒均匀分布在水泥浆体内，填充孔隙和毛细孔，从而改善混凝土的孔结构和增大密实度，优化混凝土性能[2]；形态效应是指粉煤灰中的实心微珠球形颗粒表面光滑、需水量小，一方面可以在混凝土中起滚珠、润滑作用，另一方面可以有效分散水泥颗粒，防止水泥颗粒水化过程中聚集成团；活性效应是指粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物Ca（OH）2发生二次水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，成为胶凝材料的一部分[1]；界面效应是指粉煤灰微细颗粒粘附于骨料表面，可防止水分在骨料下表面聚集，减少泌水，从而改善骨料与水泥石界面过渡区的结构，提高界面过渡区的密实度。

粉煤灰对混凝土某一性能的影响往往是多种效应综合作用的结果。其中，粉煤灰能增大混凝土拌合物的流动性，改善其和易性，主要在于粉煤灰形态效应的发挥，使得混凝土各组成部分界面摩擦减小、混凝土中水泥浆体增多；掺适量粉煤灰能增大混凝土后期强度主要在于微骨料效应、活性效应和界面效应的发挥，使得混凝土结构更致密，界面强度更高，二次水化反应提高了混凝土后期强度。同时，由于水泥用量减少，水化产生的胶凝材料减少，加上二次水化反应需要时间，导致混凝土早期强度降低，并且掺量越大，降低越明显；粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，主要在于粉煤灰微骨料效应和界面效应的发挥，粉煤灰中微细颗粒的填充作用，水泥石与骨料界面的泌水通道减少，使得混凝土的孔结构改善、密实度增大、界面微裂缝减少；混凝土凝结时间主要取决于水泥浆体中水泥颗粒的浓度及水泥颗粒与水接触的充分程度，浓度越大、与水越充分接触，水化反应的速度越快，凝结时间就越短。掺粉煤灰后，水泥浆体中水泥颗粒的浓度降低，水化速度变慢，凝结时间变长，并且掺量越大、浓度越低，凝结时间越长。

三、结论

1.粉煤灰可以改善混凝土拌合物的和易性、延缓凝结时间，可以广泛应用于长距离运输的混凝土中。

2.掺粉煤灰的混凝土早期强度有所降低，后期强度有所提高，但存在一个最佳掺量，工程应用中，粉煤灰掺量不宜过大，否则影响混凝土强度。

3.粉煤灰可以改善混凝土抗氯离子渗透性能，提高混凝土耐久性，可以应用于有耐久性设计要求的混凝土中。

总之，在混凝土中合理、适量地使用粉煤灰，可以节约水泥、适当降低工程造价，具有工业废物循环利用和保护环境的双重功效，社会、经济效益明显。

参考文献：

[1]湖南大学，等.土木工程材料[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]何智海.浅谈粉煤灰效应和粉煤灰的激发[J].粉煤灰综合利用，2007，（5）.

基金项目：嘉兴学院2012年SRT《粉煤灰掺量对混凝土性能的影响》项目。

作者简介：张新琛（1992-），女，新疆乌苏人，嘉兴学院本科生在读，研究方向：土木工程。

endprint