粉煤灰对混凝土性能的影响

关键词：混凝凝土跨海大桥混凝土高性能

目前, 混凝凝土的制备逐渐向低成本、高性能方向发展。高性能混凝土应用也愈来愈广, 尤其是在海港码头、石油平台、跨海大桥、海底和沿海的钢筋混凝土管道工程的混凝土结构中, 常常出现混凝土内部钢筋锈蚀的现象。研究表明, 改善混凝土性能可以通过向普通混凝凝土中加入掺和料和外加剂等方法来实现。本文主要介绍加入粉煤灰掺和料对提高混凝凝土性能的部分研究结果。

1 试验原料

(1) 粉煤灰。试验所用粉煤灰来自河南某电厂, 指标见表1。

(2) 外加剂。试验中所使用的外加剂包括SikaAER引气剂和PlastmentVZ减水剂。

(3) 配合比。水泥选用525号硅酸盐水泥, 粉煤灰掺量为25%和55%的配合比见表2。

2 试样结果

表3给出了不同粉煤灰掺量的新拌混凝土试验结果。从表中结果可以看出, 使用剂量较大的减水剂、引气剂的粉煤灰混凝土试样1、试样2和试样3与剂量小的试样4相比: (1) 致密度, 加入大剂量的混凝土试样的致密度高于小剂量试样。 (2) 水灰比和坍落度, 大剂量的混凝土试样不仅大幅降低水灰比 (由0.53降至0.35) , 而且大幅度提高了混凝土的坍落度。由于水灰比的大小是衡量混凝土是否属于高性能混凝土的重要参数, 可以预测大剂量的试样的性能将优于小剂量试样。 (3) 抗压强度, 当龄期较短时, 如28天~90天, 大剂量混凝土试样的抗压强度略微低于小剂量试样。研究表明, 随着龄期的增加, 大剂量混凝土试样的抗压强度逐渐接近和超过小剂量试样4 (龄期为365天时) 。表明, 加入大量粉煤灰不仅不降低混凝土的最终强度, 而且可以提高其强度。 (4) 抗折强度和劈裂强度, 大剂量混凝土试样的28天和90天的抗折强度明显高于小剂量试样, 而且其28天的劈裂强度也高于小剂量试样。

上述结果表明, 加入粉煤灰可以达到提高混凝土致密度, 改善混凝土流动性, 降低用水量, 提高混凝土性能 (如抗压强度和抗折强度) 。分析其原理主要是粉煤灰具有粉煤灰效应, 即: (1) 形态效应, 由于粉煤灰中大量微粒外观呈现球形形貌, 从而增加其流动性;其表面光滑, 不仅可以大幅度降低混凝土的需水量, 从而改善混凝土的结构, 而且还能促使或帮助混凝土中水泥颗粒均匀分散, 扩大了水泥的水化空间和水化产物的生成场所, 从而促进水泥的水化反应, 提高混凝土强度。 (2) 活性效应, 这是由于粉煤灰所含硅酸盐或硅铝质玻璃体的微细颗粒在常温和有水条件下与Ca (OH) 2发生活性反应, 从而在粉煤灰玻璃体微粒表层生成具有胶凝性水化物的能力的火山灰反应产物, 这种水化产物交叉连接, 对促进混凝土强度增长 (尤其是抗拉强度的增长) 起了主要的作用。 (3) 微集料效应, 由于粉煤灰进过强烈搅拌后, 其颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中, 就像微细的集料一样, 随着水化反应的进展, 粉煤灰和水泥浆体的界面接触越趋紧密, 在界面上形成的粉煤灰水化凝胶, 从而有助于新拌混凝土的硬化和均匀性的改善, 也有助于混凝土中孔隙和毛细孔的填充, 进而提高混凝土致密度和性能。

总之, 混凝土中加入粉煤灰后, 不仅不降低混凝土性能, 而且可以改善混凝土性能。