粉煤灰混凝土抗压性能试验与分析

李晟文,刘春辉,高铜,高凯

(九州职业技术学院 土木工程系,江苏 徐州 221116)

粉煤灰混凝土抗压性能试验与分析

李晟文,刘春辉,高铜,高凯

(九州职业技术学院 土木工程系,江苏 徐州 221116)

为了得到不同掺量、不同侵蚀环境下粉煤灰混凝土的抗压性能,研究干湿循环和全浸泡侵蚀环境下,粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%的粉煤灰混凝土的抗压强度.结果表明:全浸泡和干湿循环环境对比,粉煤灰混凝土抗压强度相差不大;随着粉煤灰掺量的增加,其抗压强度呈下降趋势;全浸泡和干湿循环环境下的粉煤灰掺量均不宜过大,且粉煤灰掺量在10%较为适宜.

粉煤灰混凝土;粉煤灰掺量;侵蚀环境;抗压强度;试验分析

粉煤灰是我国燃煤电厂排放量最大的固体工业废弃物之一,呈灰色粉状,又是一种具有火山灰活性的物质.粉煤灰不仅占用了大量农田,而且对环境造成了严重的污染.目前,我国粉煤灰在建材工业中已得到部分的应用,且利用水平低,没有充分发挥粉煤灰的火山灰活性.如果,能用粉煤灰取代部分水泥熟料,不仅可以减少水泥熟料生产量,减少生产水泥对资源的消耗和CO2排放,而且能提高粉煤灰的利用率.通过粉煤灰的2次反应,改善水泥的性能.并在保护环境、节省资源方面,取得更大的社会效益和经济效益[1-3].

1 粉煤灰混凝土特性

粉煤灰结构细密,比表面积小.粉煤灰对水的吸附能力较小,对相同量的水泥其需水量较少.粉煤灰混合料具有干缩性小、抗裂性好.同时,也具有水化热低、抗蚀性好等优点.作为一种硅质或硅铝质材料,粉煤灰本身很少或没有粘性,但是当以分散状态与水和石灰或水泥混合时,生成具有一定胶凝性能的水硬性水化产物.粉煤灰材料的这种特性就是粉煤灰的活性.显然,粉煤灰在混凝土中的含量变化将导致其力学性能的改变[4-6].粉煤灰的掺入可以分散水泥颗粒,使水泥水化更充分,提高水泥浆的密实度,降低混凝土的泌水,有利于混凝土中骨料与水泥浆界面强度的提高.粉煤灰颗粒与Ca(OH)2反映生成水化硅酸钙胶体,有利于混凝土强度的提高[7-8].

2 试验方案

2.1 试验材料

水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥,砂采用河沙(中砂),石子采用粒径为10～15 mm,水采用普通自来水.混凝土配合比见表1.粉煤灰采用成品材料,粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%,见表2.

表1 混凝土配合比Tab.1 Concrete mix proportion

表2 粉煤灰掺入量Tab.2 Mixing amount of fly ash

2.2 试块分组

试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的立方体,采用混凝土抗压强度试块磨具制作.

根据粉煤灰掺量和侵蚀环境,本试验共24个试块,分全浸泡和干湿循环试块各一组.每组试块粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%,每种掺量制作3个试块,每组试块共计12块.

2.3 试验过程

将两组试块分别进行全浸泡和干湿循环氯盐侵蚀试验,然后测试其抗压强度.

1)制作试块.制作粉煤灰掺量为10%、20%、30%的粉煤灰混凝土试块各6块,另外再制作不掺粉煤灰的普通混凝土试块6块.

2)试块养护.采用加热养护法水中养护28 d,28 d后静置1～2个月,待试块内温湿度稳定之后,模拟氯离子侵蚀试验.

3)模拟氯离子侵蚀试验.将掺量为10%、20%、30%粉煤灰的混凝土试块各3块全浸入盐水,模拟氯离子侵蚀.把掺量为10%、20%、30%粉煤灰的混凝土各3块做干湿循环模拟氯离子侵蚀(即在水中浸泡1 d,在自然环境中存放13 d,干湿循环4个月).

4)强度测试.氯离子侵蚀试验结束后,用压力试验机测出试块抗压强度值,见表3.

表3 试块抗压强度检测结果Tab.3 Testing result of compressive properties of samples

3 试验结果分析

根据测得的数据,计算出每种掺量(3个试块)的抗压强度平均值,对比干湿循环和全浸泡两种侵蚀环境,结果如图1所示.

图1 干湿循环和全浸泡两种环境下试块抗压强度值对比Fig.1 Comparison of compressive properties of samples in environments of wetting-drying cycle and complete immersion

从图1可以看出:

1)总体而言,在干湿循环和全浸泡两种环境下,随着粉煤灰掺量增加,混凝土抗压强度有逐渐下降的趋势.

2)图中两条曲线变化趋势大致相同,粉煤灰掺量在10%时,其抗压强度较大,且较为一致.

3)当粉煤灰掺量大于10%时,混凝土抗压强度降低较明显.

4 结论

通过上述试验,检测两种侵蚀环境下混凝土的抗压强度,得出以下结论:

1)全浸泡和干湿循环试验环境对比,粉煤灰混凝土抗压强度相差不大,特别在粉煤灰掺量为10%时,其抗压强度基本一致.

2)随着粉煤灰掺量超过10%后,粉煤灰混凝土抗压强度下降比较明显.

3)全浸泡和干湿循环环境下,为提高粉煤灰混凝土抗压强度,粉煤灰掺量不宜超过10%.

[1] 马志霞,李金奎,侯瑞珀,等.不同掺量粉煤灰混凝土强度试验研究[J].河北建筑科技学院学报,2005,22(4):32-34.

[2] 李益进.铁路预应力桥梁超细粉煤灰高性能混凝土的研究与应用[D].长沙:中南大学,2005.

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[4] Chungsik Yoo,Jae-Hoon Kim.A web-based tunneling-in-duced building yutility damage assessment system:TURISK[J].Tunnelling and Underground Space Technolo-gy,2003(18):497-511.

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[6] Bobet,A.Analytical solutions for shallow tunnels in sa-turated ground[J].Journal of Engineering M echanics,2001,127(12):1258-1266.

[7] 汤泳.粉煤灰混凝土抗压性能的试验研究[J].黑龙江科技信息,2009(6):250.

[8] 王兆,杨锐.玄武岩纤维混凝土性能的试验与研究[J].江苏建筑职业技术学院学报,2013,13(4):1-3.

Experiment and analysis on compressive property of fly ash concrete

LI Sheng-wen,LIU Chun-hui,GAO Tong,GAO Kai
(Department of Civil Engineering,Jiuzhou College of Vocation and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China)

In order to get compressive properties of fly ash concrete with different mixing amounts and in different erosion environments,this paper studies compressive properties of fly ash concrete with mixing amounts of 0,10%,20%,30%in the erosion environments of wetting-drying cycle and complete immersion.Results show that compressive properties of fly ash concrete do not make much differences in the environments of wetting-drying cycle and complete immersion,compressive property decreases with the increase of fly ash mixing amount,and mixing amounts of fly ash in both environments shall not be too much,which means 10%is appropriate.

fly ash concrete;fly ash mixing amount;erosion environment;compressive property;experimental analysis

TU 528

A

2095-3550(2014)04-0008-02

2014-09-17

李晟文,女,江苏徐州人,讲师,工程师,工学硕士.

E-mail:haitang20052008@163.com

(责任编辑:陶红林)