哈密市玉兴龙商品混凝土有限责任公司 新疆维吾尔族自治区哈密 839000
摘要：随着城市化进程的加快，我国混凝土建筑越来越多。粉煤灰是混凝土中主要的掺合料，拌和混凝土时掺加一定量的活性矿物掺合料可以改善混凝土性能。将粉煤灰、在C15透水混凝土中单掺，并分别设置若干组不同掺量的粉煤灰混凝土试验。通过观察混凝土透水性及不同龄期的混凝土强度变化，比较了粉煤灰、单掺时混凝土各项性能的差异。
关键词：混凝土；粉煤灰；透水性；强度
1粉煤灰混凝土的制备
1.1基本原则
粉煤灰混凝土配合比设计的基本原则是保证透水性能的同时，尽可能地提高其强度。因此，孔隙率、渗透系数以及抗压、抗拉、抗折强度是粉煤灰混凝土进行配合比设计的重要参考指标。
1.2骨料粒径
粉煤灰混凝土骨料一般为卵石或碎石，其形状和粒径不仅影响着透水混凝土的强度，还直接关系到透水混凝土的孔隙率和渗透系数，因此，透水混凝土制备应选择具有合理形状和粒径范围的骨料。
1.3水泥材料
水泥是透水混凝土的胶结材料，其粘结性能直接决定着骨料和水泥石之间的破坏强度，因此，水泥的品种、强度、掺量等对透水混凝土的强度影响极大。一般来说，制备高透水混凝土所用的水泥品种可选用普通硅酸盐水泥，也可使用矿渣硅酸盐水泥，但其等级须在42.5以上。
1.4配合比设计
根据上述分析结果，本文设计粉煤灰混凝土的目标孔隙率为20%，骨料选择为粒径5mm-10mm的碎石、水泥为P·O42.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰、水灰比W/C=0.32、粉煤灰掺量为等代替换水泥量，分别取0、10%、20%、30%、40%和50%。
2试验结果分析
2.1孔隙率和渗透系数
图1为不同粉煤灰掺量条件下粉煤灰混凝土孔隙率和渗透系数的变化曲线。由图1可以看出，不同龄期下粉煤灰混凝土的孔隙率与渗透系数均随粉煤灰掺量w增加呈线性减小的趋势；而随着龄期t的增长，粉煤灰混凝土的孔隙率与渗透系数逐渐减小且减小幅度越来越小，最终基本保持不变。分析原因可能是，粉煤灰中的活性物质与水泥熟料发生水化反应生成水硬性物质，并附着在骨料表面形成阻隔水渗透的面层，导致透水混凝土的连通和半连通孔隙都变成了半连通甚至封闭孔隙，其孔隙率和渗透系数都逐渐减小；粉煤灰掺量越多或养护龄期越长，透水混凝土的水硬性物质就越多，其孔隙率和渗透系数相应就越小，从减小的比例大小上看，粉煤灰掺量和养护龄期对粉煤灰渗透系数的影响程度要明显大于孔隙率。
图1 粉煤灰混凝土孔隙率和渗透系数的变化曲线
2.2抗压强度
图2 粉煤灰混凝土抗压强度的变化曲线
不同龄期和粉煤灰掺量条件下粉煤灰混凝土的抗压强度变化曲线如图2所示。由图2可知，不同粉煤灰掺量条件下透水混凝土的抗压强度均随养护时间增加而逐渐增大，但增大的速率却逐渐减小最终趋于稳定。当养护时间小于15d时，粉煤灰掺量越大，透水混凝土的抗压强度越低；当养护时间大于15d时，透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加出现先增大后减小的变化规律，其28d和60d抗压强度在粉煤灰掺量为30%时达到最大值，分别为20.1MPa和22.8MPa。出现这种变化的原因在于，粉煤灰的活性物质能够与水泥发生水化反应生成致密的凝胶物质，增加骨料与水泥石之间的密实度，从而提高混凝土的抗压强度；但由于粉煤灰早期水化比较缓慢，其在15d内不能与水泥充分反应形成足够多的凝胶物质，反而会影响水泥的正常水化进程，因此养护龄期小于15d时，粉煤灰掺量越大，混凝土的抗压强度就越低。
2.3劈裂抗拉强度和抗折强度
图3 粉煤灰混凝土劈裂抗拉强度的变化曲线
图4 粉煤灰混凝土抗折强度的变化曲线
粉煤灰混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的变化曲线如图3和图4所示。由图3、图4可以看出，当养护龄期小于15d时，透水粉煤灰混凝土的抗拉强度和抗折强度均随粉煤灰掺量增多而逐渐降低；当养护龄期大于15d时，透水粉煤灰混凝土的抗拉强度和抗折强度随粉煤灰掺量增多出现先增大后减小的变化规律，并且其值在粉煤灰掺量为30%时最大。与不掺加粉煤灰相比，30%粉煤灰掺量的透水混凝土的28d和60d劈裂抗拉强度提高了37.6%和52.7%，28d和60d抗折强度则提高了37.5%和47.3%，可见，粉煤灰掺量对粉煤灰混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响也十分明显。
结论：不同龄期下高透水粉煤灰混凝土的孔隙率与渗透系数均随粉煤灰掺量增加呈线性减小的趋势；而随着龄期的增长，高透水粉煤灰混凝土的孔隙率与渗透系数逐渐减小且减小幅度越来越小，最终基本保持不变。当养护时间小于 15 d 时，粉煤灰掺量越大，透水混凝土的抗压强度越低；当养护时间大于 15 d时，透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加出现先增大后减小的变化规律，其 28 d 和 60 d 抗压强度在粉煤灰掺量为 30% 时达到最大值，分别为 20.1 MPa和 22.8 MPa。高透水粉煤灰混凝土抗拉强度和抗折强度随龄期和粉煤灰掺量的变化规律与其随抗折强度的变化规律基本相同；与不掺加粉煤灰相比，30 % 粉煤灰掺量的透水混凝土的 28 d 和 60 d 劈裂抗拉强度提高了 37.6 % 和 52.7 %，28 d 和 60 d 抗折强度则提高了 37.5 % 和 47.3 %。
参考文献：
[1]王静静，武斌，刘高凯.大掺量矿物掺合料对混凝土性能的影响[J].粉煤灰，2015（03）：39-42.
[2]刘振川.粉煤灰含量对水泥混凝土强度的影响研究[J].江西建材，2017（14）：3-4.
论文作者:蒋生德
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 透水论文; 孔隙论文; 抗压强度论文; 强度论文; 抗拉强度论文; 《建筑模拟》2018年第29期论文;