低品质粉煤灰在混凝土中的应用

2020-11-30曹松涛张思雨

商品混凝土 2020年7期

曹松涛，张思雨

（1. 保定市永泰建设工程质量检测有限公司，河北保定 071000；2. 河北建设集团股份有限公司混凝土分公司，河北保定 071000）

0 引言

Ⅱ级粉煤灰在混凝土中的应用技术越来越成熟，但产出的粉煤灰 95% 以上为 Ⅲ 级灰或等外灰，这些低质湿排灰活性低、粉质较粗，利用率相对较低。因此 Ⅲ级粉煤灰的利用成为一项重要任务。本文主要是通过试验，探究 Ⅲ 级粉煤灰的可用性，并优化其配合比，从而实现粉煤灰的综合利用，减轻环境压力，降低生产成本，实现经济效益、环境效益有效统一。

1 试验内容

试验确定了 0.5 和 0.55 两个水胶比，以 Ⅲ 级粉煤灰和矿粉为掺合料，试配 C30、C25 两种等级混凝土。各设计了 12 组配合比，通过试验过程中拌合物状态，以及混凝土抗压强度进行配合比筛选。

2 试验成果

2.1 原材料

（1）水泥：选用河北京兰 P·O42.5 水泥，该水泥各项性能指标均符合 GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的规定要求。

（2）Ⅲ 级粉煤灰，主要性能指标见表 1。

表 1 粉煤灰基本性能 %

（3）矿粉：选用保定乾华建材 S95 级矿渣微粉。

（4）外加剂：选用保定慕湖恒源新型建材有限公司生产的聚羧酸减水剂，减水率 26%。

（5）碎石：选用保定满城 5～25mm 连续级配碎石，压碎值 6.7%。

（6）砂：选用满城天然中砂，级配良好，细度模数 2.8。

2.2 混凝土拌合物性能

Ⅲ 级粉煤灰以 5%、10%、15%、20% 的取代率取代水泥，同时矿粉以 10%、20%、30% 的取代率取代水泥，水胶比分别为 0.5、0.55 进行试配，记录混凝土拌合物性能。

试验配合比及坍落度、扩展度、倒排空和拌合物状态见表 2。

当水胶比为 0.5 时，混凝土拌合物性能良好。保持配合比不变，提高水胶比至 0.55，进行混凝土试配，记录混凝土拌合物坍落度、扩展度、倒排空和拌合物状态。具体数据见表 3。

当水胶比为 0.55 时，混凝土拌合物性能良好。通过以上两组试验研究发现，以 Ⅲ 级粉煤灰取代部分水泥，其工作性能较为稳定。

2.3 混凝土强度对比及分析

研究 Ⅲ 级粉煤灰对 0.5 水胶比和 0.55 水胶比配合比试体抗压强度影响。

0.5 水胶比 Ⅲ 级粉煤灰混凝土配合比及抗压强度见表 2。将表 2 强度数据制成柱状图进行分析，图 1 和图2 分别为混凝土 7d 和 28d 抗压强度图。

从混凝土 7d 抗压强度来看，随掺合料掺量增加，混凝土强度降低，且矿渣粉掺量不变时，混凝土强度随Ⅲ 级粉煤灰掺量增加而降低，在保持粉煤灰掺量不变的情况下，矿粉掺量为 20% 的混凝土强度高于矿粉掺量为 10% 和 30% 的混凝土强度；混凝土 28d 强度变化与 7d 有所不同，当矿粉掺量为 10% 时，混凝土强度随Ⅲ 级粉煤灰掺量增加而降低，矿粉掺量为 20% 时，混凝土 28d 强度变化不明显，波动较小，矿粉掺量为 30%时，混凝土强度随粉煤灰掺量增加而降低，但与 7d 强度相比，混凝土强度降低幅度较小，且与矿粉掺量 20%时强度相差很小。

表 2 0.5 水胶比混凝土配合比及性能

表 3 0.55 水胶比混凝土配合比及性能

图 1 0.5 水胶比混凝土 7d 抗压强度

图 2 0.5 水胶比混凝土 28d 抗压强度

以上试验数据表明，矿粉在混凝土后期对混凝土强度提高有积极作用，Ⅲ 级粉煤灰对混凝土早期强度虽有一定影响，但从 28d 强度来看，在矿粉掺量适宜的情况下，粉煤灰对强度的影响很小，因此在掺合料共同掺入的时候，Ⅲ 级粉煤灰可进行实际应用。

0.55 水胶比 Ⅲ 级粉煤灰混凝土配合比及抗压强度见表 3。

图 3 0.55 水胶比混凝土 7d 抗压强度

图 4 0.55 水胶比混凝土28d抗压强度

图 3、图 4 分别为 0.55 水胶比混凝土 7d、28d 抗压强度图，将图 3、图 4 分别与图 1、图 2 对比可知，不同水胶比情况下，掺入相同量的 Ⅲ 级粉煤灰与矿粉后，7d、28d 强度变化规律不同，说明水胶比影响两种掺合料在混凝土硬化过程中的反应进程。

图 3 与图 4 进行对比，当矿粉掺量不变时，混凝土7d 和 28d 强度随 Ⅲ 级粉煤灰掺量变化趋势相同，而当Ⅲ 级粉煤灰掺量不变时，粉煤灰掺量为 5% 和 10% 情况下，混凝土 7d 强度与 28d 强度随矿粉掺入量增加呈现出不同的变化规律；而 Ⅲ 级粉煤灰掺量提升至 15%和 20% 后，混凝土 7d 与 28d 强度变化规律相同；说明，相较于矿粉而言，当 Ⅲ 级粉煤灰掺量提升至高于15% 后对混凝土强度的变化起主导作用，对混凝土强度变化的影响比矿粉更为显著。