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摘要：粉煤灰是现代混凝土中常用的矿物掺合料之一，它作为工业副产品，在混凝土中的应用 不但起到了 资源综合利用 的作用 ，同时减小环境压力，由于它的价格相对低廉，在混凝土中取代水泥应用更能降低成本。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。 为此有必要研究扮煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响。
关键词：粉煤灰；混凝土；抗冻性；影响因素
随着科学技术的发展和人类生活需求的不断增大，建筑结构也越来越高达复杂，混凝土已经成为人们生活中不可或缺的建筑施工材料。在东北寒冷地区，大量混凝土建筑都不同程度地经历了冻融循环。特别是在水位变化区域，建筑物的使用寿命一般在30年左右，有些甚至在施工过程中会遭受大规模的冻融破坏。因此，研究影响混凝土抗冻性的影响因素，对推动混凝土发展具有重要意义。
在我国，通常将粉煤灰分为三个等级，由于一级灰数量较少，在混凝土制拌的过程中通常使用二级灰，且主要以粉煤灰为代表。伴随着新型建筑材料技术的不断发展，特别是高性能混凝土和其他矿物掺合料的出现，我们有必要对粉煤灰进行更深一步的研究。许多大型燃煤电厂通过安装多级静电除尘装置和分离器改进了除尘工艺，导致我国商用二级粉煤灰的出现，这标志着我国粉煤灰混凝土技术有了突破性发展。高品质粉煤灰的品质特性决定了其在高性能混凝土中，特别是在高等级泵送混凝土中，具有普通粉煤灰无法比拟的优势。通过比较一、二级粉煤灰的试验结果，进一步研究了不同质量的粉煤灰对普通混凝土性能的影响，并综合评价其在混凝土中发挥的作用。
1.试验方法
采用40% 砂率、1.2% 胶凝材料质量减水剂、160~200 mm坍落度控制、用水量测定、毛细管吸水率和试件相对动态弹性模量，研究了粉煤灰质量和置换率对混凝土抗冻性的影响。混凝土试件的尺寸为10厘米× 10厘米× 10厘米。 不透水试件的尺寸应符合一般要求。 将模塑的样品在20摄氏度的水中固化至规定的年龄，并测试抗压强度和不渗透性。在压力测试仪上以0.5MPa至0.8MPa /秒的加载速度进行抗压强度测试，并计算每个测试片的抗压强度和平均强度。将防冻试验片固化24天后，取出并浸入（20±2）℃的水中4天。：此后，将试样从水中取出以除去表面水分。对试验片进行编号，称重，并测量每个试样的动态弹性模量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 在测量完成后，将测试片置于快速冻融测试室中，并将水加入测试室以使水表面保持在测试片顶部上方5mm处。 然后将测试室和测试片置于快速冻融试验机中进行冻融循环。在试验机的冷冻和解冻过程中，试块中心的温度控制在（-18±2）℃至（5±2）℃的范围内， 并且每个冻融循环在每25个循环取出试样，洗涤表面浮渣并干燥水，然后测量试样的质量和动态弹性模量。 在每组样品的相对动态弹性模量的平均值落入初始60％或质量损失的平均值超过5％之前，停止测试并记录此时的冻融循环。
2.试验材料
试验材料及其技术参数如下:水泥:O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰:一、二级粉煤灰，符合《粉煤灰混凝土应用技术规程》第3条的要求；砂:河砂，二级砂，级配合理；再生粗骨料:一级再生粗骨料，用EZ表示；减水剂:高效聚羧酸减水剂，减水率30%；根据《混凝土用水标准》选用自来水作为拌合用水。
3.试验结果分析
混凝土试块的28天抗压强度随粉煤灰质量变化相差很大，考虑粉煤灰的减水效果和降低用水量，可以提高混凝土强度。粉煤灰和减水剂的使用效果最好时，混凝土强度高于基准混凝土，这主要是由于复合减水剂的塑化效果。通常普通混凝土的抗拉强度低于粉煤灰混凝土。参考的普通混凝土的抗拉强度约为抗压强度的8% ~ 14%。粉煤灰混凝土的平均拉压比为1/10。混凝土的抗拉强度与粉煤灰的质量好坏成正比关系。因此，粉煤灰混凝土的抗拉强度比参考混凝土高约10%。粉煤灰的加入对混凝土抗弯折强度影响不大，优质粉煤灰混凝土抗折强度略高于参考混凝土。掺粉煤灰混凝土与钢筋之间的粘结力略低于作为参考的普通混凝土，粉煤灰质量越高，直接的差别越小。
4.不同品质粉煤灰对混凝土抗冻性能的影响
抗冻性能的好坏是评价混凝土耐久性的一项重要指标。在相同水胶比和相同坍落度下，不同质量、不同掺量的混凝土抗渗试验结果如下:1 .在相同水胶比下，粉煤灰质量的差异对混凝土抗渗性影响不大，不同质量的粉煤灰对混凝土抗渗性的影响规律基本相同。当粉煤灰的掺量低于40%时，相比较与普通混凝土，粉煤灰混凝土抗渗性较高。即使粉煤灰含量达到40%，混凝土的抗渗性也仅略低于参考混凝土。在一定的粉煤灰掺量下，粉煤灰混凝土抗渗性的提高是由于粉煤灰细颗粒在水泥颗粒中的均匀分布，以及粉煤灰火山灰反应产物在毛细孔隙中的进一步填充，改善了混凝土的内部孔隙结构，细化了混凝土的内部孔径，增加了孔道的曲折度。2.在坍落度相同的条件下，只有当二级灰含量低于25%时，二级混凝土的抗渗性才高于相应的基准混凝土。当灰分含量进一步增加时，由于用水量的进一步增加，混凝土的抗渗性逐渐降低，明显低于相应的基准混凝土和一级粉煤灰混凝土。
5.综合评价
在质量方面，一级灰的密度高于二级灰，玻璃珠更多，颗粒圆度更大，小于5微米的细颗粒更多。在其功能指标中，需水量相对较小，但火山灰活性不一定更高或更差。研究表明，不同质量粉煤灰的火山活动差异对混凝土强度的宏观影响不大，而需水量比的差异对混凝土强度有明显影响。在工作性相同的情况下，一级灰具有明显的减水效果，用水量减少，混凝土的初始孔隙率降低。这是等级灰对混凝土强度贡献较大的根本原因。与一级灰相比，二级灰最大的缺点是需要更多的水。二级粉煤灰影响混凝土强度的根本原因主要是在相同的和易性条件下，二级灰不仅起不到减水的效果，而且随着掺量的增加，用水量显著增加。当然，一级灰的需水量优势在不同的混凝土中并不完全相同。在中低等级混凝土和非高含量混凝土中，二级灰的使用价格可以低于一级灰。鉴于一级灰的优点，在相同水胶比的条件下，通过适当增加减水剂的用量，一级灰混凝土的和易性和强度可以与为加减水剂的一级灰混凝土相同，经济增幅很小。在混凝土配合比完全相同的情况下，加入0.6%-0.7%的减水剂，可以达到相同的和易性和强度。成本增加估算:水泥用量设定为300公斤/立方米，一级灰100元/吨，二级灰70元/吨，高效减水剂7000元/吨，含灰量为25%-45%的二级灰混凝土的减水剂成本与相应含灰量的一级灰混凝土相比约为12.6-14.7元/立方米，扣除两种灰之间2.3-4.1元/立方米的差异，净增加成本约为10元/立方米然而，，当应用于高强混凝土和大体积泵送混凝土时，一级灰不能被二级粉煤灰替代。
6.小结
在混凝土的拌制过程中，掺入一定量的粉煤灰能够有效节约水泥和细骨料的用量。同时，粉煤灰混凝土中的活性成分可以通过火山灰反应降低氢氧化钙的含量，提高水泥石的密实度，减少钙矾石和石膏的形成，提高混凝土在组成和结构上的抗硫酸盐侵蚀和抗冻性。粉煤灰作为一种掺合料添加到到混凝土中，将会对混凝土的性能产生一系列影响。利用粉煤灰提高混凝土的抗冻性只是其诸多好处之一，人们已经清楚地认识到它在混凝土中的重要作用。粉煤灰的合理使用不仅可以改善混凝土的和易性，还可以提高混凝土的耐久性，减少水泥用量，降低混凝土的水化热，降低工程造价等。随着粉煤灰应用研究的不断深入，粉煤灰在混凝土中的优势将得到更大的发挥。
参考文献
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[2]粉煤灰品质对混凝土强度的影响[J].刘数华,方坤河,曾力.粉煤灰. 2005.
[3]混凝土经历常温及-30～-120℃间冻融循环作用的受压变形性能试验研究[J].时旭东,李俊林,汪文强,钱磊,马驰.混凝土.
论文作者:王棚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/27
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 强度论文; 质量论文; 抗压强度论文; 测试论文; 用水量论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;