粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能影响初探

周博++李朋辉

摘 要：随着科学技术的发展和人类活动范围的扩大，结构物超高大和复杂程度增加，混凝土已成为人们生活中必不可少的建筑材料。在我国东北的寒冷地区，大量的混凝土建筑物遭受了不同程度的冻融循环破坏，尤其建筑物处于水位变换处使用寿命一般在30年左右，有的甚至在施工过程中就遭受了大面积的冻融破坏。研究表明在混凝土中加入一定量粉煤灰能够提高混凝土抵抗冻融循环破坏作用。为此有必要研究粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响以及冻融循环等恶劣环境对混凝土抗压强度的影响。

关键词：粉煤灰混凝土 硫酸盐 冻融循环 抗压强度

中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0058-01

随着科学技术的发展和人类活动范围的扩大，结构物超高大和复杂程度增加，混凝土已成为人们生活中必不可少的建筑材料。在我国大半的“三北”寒冷地区，混凝土冻融循环作用往往是导致混凝土耐久性降低的主要因素。

将粉煤灰按比例掺入混凝土中，可以节约大量的水泥和细骨料。同时，粉煤灰混凝土中的活性成分能通过其火山灰反应减少了Ca（OH）2的含量，增强水泥石的密实性，减少了钙矾石和石膏的生成，从组成和结构上同时改善了混凝土的抗硫酸盐侵蚀破坏及抗冻性能。

该文对不同粉煤灰掺量下混凝土抗冻性能进行了研究。

1 实验材料及实验方法

1.1 实验材料

（1）水泥：海螺牌P.O42.5普通硅酸盐水泥。

（2）粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，密度2.21g/cm3，细度为15.3%，烧失量为5.8%。

（3）天然石子：粒径范围5～20mm取自河滩上的级配良好天然石子。

（4）细骨料：人工破碎、筛选、清洗废弃混凝土后得到的粒径范围在0.25～5mm，级配连续的骨料。

（5）淡水溶液：饮用水。

（6）硫酸盐溶液：采用3%的硫酸钠配置而成。

1.2 实验方法

参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）进行，测定粉煤灰取代率为0%、20%、40%、60%时，试件在淡水及硫酸盐溶液中冻融循环下的强度值，试件配合比如表1所示。

2 实验结果与分析

2.1 实验结果

抗压强度在WAN-1000C型微机控制电液伺服万能试验机上完成，实验过程有计算机自动采集，加荷速度0.5KN/s，实验结果如表2所示

2.2 实验分析

根据表2所示实测结果，可以看出当粉煤灰取代率为20%，冻融循环次数为0、15、30、45次时混凝土抗压强度分别为37.4MPa、26.8MPa、17.6MPa和18.9MPa，随着冻融循环次数的增加，混凝土的抗压强度逐渐减少。在冻融初期，试件的抗压强度从26.8MPa降至18.9MPa，混凝土的抗压强度的下降速度变化变缓。当冻融循环次数为30，粉煤灰取代率为0%、20%、40%、60%时，混凝土抗压强度分别为27.4MPa、21.6MPa、25.2MPa和22.6MPa，抗压强度随着粉煤灰掺量的增加先增大后减少。在粉煤灰掺量为20%时，混凝土的抗压强度最高；即掺少量的粉煤灰对提高抗压强度有利，但掺更多反而对强度不利。

混凝土试件在三种不同溶液中冻融后抗压强度的实验结果表明，粉煤灰掺量为20%时，混凝土试件在淡水中冻融0次、15次、30次、45次后的抗压强度分别为37.4MPa、24.1MPa、17.8MPa、14.7MPa；硫酸盐溶液中冻融后的抗压强度为别为37.4MPa、 26.8MPa、18.9MPa、17.6MPa。由此可以得出混凝土试件冻融后抗压强度淡水中大于硫酸盐中，硫酸盐溶液中冻融后的抗压强度变化更大。从30次冻融循环到45次的循环过程中，淡水的强度损失率22.2%，硫酸盐中的强度损失率6.9%，表明淡水抗压强度损失率最大。

3 结语

（1）冻融对粉煤灰混凝土抗压强度有一定影响，在冻融循环次数相同的情况下，随着粉煤灰取代水泥率的增加，混凝土试件强度会先增大后减小，粉煤灰掺量20%左右时，混凝土试件抗压强度最高。

（2）在粉煤灰掺量相同的情况下，随着冻融循环次数的增加，粉煤灰混凝土的抗压强度逐渐降低。抗压强度的降低程度在硫酸盐中较大，淡水中较小。

参考文献

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