粉煤灰高强混凝土蠕变特性试验研究

倪兵兵

摘要： 随着混凝土技术和建筑业发展的需求，高强混凝土得到越来越广泛的应用。高强混凝土的制备通常以降低水胶比或掺入外加剂、矿物掺合料等方式获取，使得其内部结构与普通混凝土不同。然而，粉煤灰作为矿物掺合料在高强混凝土的发展过程中越来越起着重要的作用。在试验室条件下，本文主要研究粉煤灰在高强度混凝土中的蠕变特性及作用机理，最后对于粉煤灰在高度混凝土中的应用前景进行了总结。

Abstract： With the development of concrete technology and the need of construction， high strength concrete has been more and more widely used in recent years. The preparation of high strength concrete is usually to reduce the ratio of water to cement or admixture， mineral admixture and other ways to obtain that make its internal structure and ordinary concrete different. However， fly ash that is used to mineral admixture is more and more important role in the development of high strength concrete. Under laboratory conditions， this paper mainly studies the creep characteristics and mechanism of fly ash in high strength concrete. To the end， we summarize the application prospect of fly ash in the high concrete.

關键词： 粉煤灰；高强度混凝土；蠕变特性

Key words： fly ash；high strength concrete；creep property

中图分类号：TU528.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0110-02

0 引言

随着社会的发展，在注重发展经济的同时，更要保护环境。保护环境与发展经济成为全球最为关注的问题之一，做到不损害资源、环境的可持续发展，是全人类共同选择和追求的目标。粉煤灰，也称灰飞，粉煤灰是从发电厂煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末。随着科技的进步，人类改造世界的步伐加快，人类消耗的自然资源也越来越多，而由燃煤电厂所产生的固体废弃物之一 ——粉煤灰，已成为地球上排放量最多的工业固体废料。人们通常利用粉煤灰的一些物理和化学特性，将粉煤灰作为矿物掺合料掺入到高强混凝土中，在早期可改善混凝土的泵送性能并降低其水化热，在后期又可增强结构的耐久性。粉煤灰在高强混凝土结构如桥梁工程中的应用极为普遍，可以实现变废为宝，有利于环境保护。因此，粉煤灰在高强度混凝土中的应用，已经成为当前建筑领域研究的热点课题之一。但目前国内外对作为结构混凝土掺合料的粉煤灰的掺量有一定限制，只有很小一部分品质优良的粉煤灰才被允许用于混凝土结构工程。

1 实验

试验原材料 本文试验采用150mm×150mm×300mm的C40混凝土棱柱体试件，原材料物理性质见表1混凝土的水胶比为0.35，所采用的粉煤灰为Ⅱ级，粉煤灰掺量分别为0%，15%，30%，45%，混凝土配合比见表2。配置过程中加入聚羧酸高效减水剂，以控制粉煤灰高强混凝土试件的坍落度在（500±20）mm，在实验室条件下进行粉煤灰高强混凝土蠕变特性不同加载龄期的试验研究。

2 实验模型

2.1 广义开尔文体模型 为了研究恒定荷载作用下的粉煤灰高强混凝土的蠕变特性，本文采用了广义的开尔文体模型如图1。

①本构方程。

3 实验结果分析

通过混凝土棱柱体试件150mm×150mm×300mm所测得的实验数据见图5，由于粉煤灰的掺入，粉煤灰高强混凝土的蠕变特性与未掺入粉煤灰的高强混凝土的蠕变特性有明显的变化。通过表3和图3可以看出，在早龄期起到的抑制作用更加明显；在随着粉煤灰掺量达到一定时，粉煤灰对高强混凝土的蠕变特性作用不再明显。

从图4可以看出，在仅考虑环境影响因素腐蚀作用下，利用广义开尔文体腐蚀作用下的粉煤灰高强混凝土蠕变特性模型进行试验所得出的数据。在腐蚀环境相同下，粉煤灰高强混凝土的蠕变特性较未掺入粉煤灰的高强混凝土有更好的耐腐蚀性。该模型表明了在腐蚀作用下，粉煤灰高强混凝土的蠕变特性受到了较大的影响，腐蚀随着时间的增加而增加，最终可导致整个结构的破坏。

4 结论

①本文通过建立广义开尔文体腐蚀作用下的粉煤灰高强混凝土蠕变特性模型，能更好的描述粉煤灰高强混凝土的蠕变特性随时间变化而变化。由于蠕变是一个长时间的过程且受到很多的影响，该模型只考虑了环境影响因素中的腐蚀作用，其他的如冻融因素等并没有完全考虑。因此，为了更好的研究粉煤灰高强混凝土的蠕变特性，未来还需要进行更深入的试验研究。②粉煤灰高强混凝土有很好的耐腐蚀性，由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等。同时由于粉煤灰比表面积巨大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量。游离碱的数量的减少可以抑制或减少碱集料反应。③高强混凝土的蠕变变形减小，粉煤灰高强混凝土的蠕变低于普通混凝土。粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性干裂与普通混凝土基本一致或略低。④掺有粉煤灰的高强混凝土成本得到了降低，掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%～15%，因而可降低混凝土的成本。同时将国内粉煤灰资源得到了很好地利用，具有可行性。

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