粉煤灰在水泥混凝土中的最佳摻量

1、粉煤灰在水泥混凝土中的最佳摻量粉煤灰在水泥混凝土中的最佳摻量粉煤灰是制作水泥的一種原材料，具有一定的活性。在水泥混凝土中 摻一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，節(jié)約成本，又能增加和 易性，減少泌水、離析現(xiàn)象，改善混凝土的性能。具有緩凝、減水， 提高密實度和后期強度，降低水化熱，抑制干裂、收縮，增強抗酸堿 反應(yīng)能力的作用。近年來已在國內(nèi)外引起廣泛的關(guān)注， 并得到大量的 推廣應(yīng)用。但是在混凝土中摻多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？到目前為止，還沒有較完善的理論體系。八十年代以來，我國已對粉煤灰混凝土做了一定的研究、應(yīng)用，并制 定了一些規(guī)范。如粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ28-86,粉煤灰

2、混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ146-90等，對粉煤灰應(yīng)用作了初 步規(guī)定，制定了最大替代水泥量。見下表：粉煤灰最大替代水泥量% JGJ28-86N0-01砼強度等級水泥品種普通水泥礦渣水泥粉煤灰級別< C1515251020皿級C20101510IH級C25C30 15201015 IH級預(yù)應(yīng)力砼15 <10 VI級粉煤灰最大替代水泥限量% GBJ146-90N0-02水泥品種硅酸鹽水泥砼類別預(yù)應(yīng)力砼普通水泥15礦渣水泥10火山灰水泥25鋼筋砼、咼強砼、耐凍砼、砼30蒸養(yǎng)252015中、低強度砼、泵送砼、50 大體積砼、地下砼、水下砼40302065碾壓砼554535N0-03粉煤灰超量

3、系數(shù) GBJ146-90粉煤灰級別I級H級皿級超量系數(shù)1.72.0 1.51.3在國標中規(guī)定各級粉煤灰適用范圍如下：GBJ146-90米的預(yù)應(yīng)力混凝土好鋼筋混凝、I級粉煤灰適用于跨度小于16 土。 2H級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土。、皿級粉煤灰適用于 無筋混凝土。3以上的無筋粉煤灰混凝土宜采用I、H級粉煤 C30 4 及其C30C30及其C30灰，對于預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土，設(shè)計強 度等級在以上的無筋混凝土所有粉煤灰， 經(jīng)試驗論證， 可采用上述規(guī)定低一級 的粉煤灰。33。歐、150kg/m, 50國外的粉煤灰摻量，主要有 70120kg/m美等 西方發(fā)達國家早已涉入這一領(lǐng)域的研究，

4、我國起步較晚， 有關(guān)研究不 多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分來確定粉煤灰摻量。 在 南浦大橋、上鋼、上海寶電等工程中大量采用，并積累了不少經(jīng)驗。我們經(jīng)過大量試驗、 應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)粉煤灰的摻量與混凝土所用的原材料、 設(shè)計強度等級、塌落度、澆筑氣溫等都有一定的關(guān)系。摻量3范圍對混凝土的凝結(jié)時間影響不大，130kg/m早期強度降低在50有限。 但混凝土的性能卻能得到較大幅度的改善。 在實際應(yīng)用中， 切入原材 料理念，選用固定摻量法較易掌握，即預(yù)先確定粉煤灰的每3用量的方法，歐、美國家大多采用固定摻量法。現(xiàn)將我們試驗應(yīng)用m的結(jié)果總結(jié)出以下幾個特點：1 、最佳摻量與塌落度的關(guān)系 在同強度等級條件下，

5、隨著塌落度增加，為了確保和易性、工作度， 細集料和粉集料比例則應(yīng)相應(yīng)增大。 我們發(fā)現(xiàn)最佳摻量與塌落度之間 存在一定的比例關(guān)系，以C20砼為例，兩者趨于線性關(guān)系，見下圖：最佳130摻量340kg/m 20180 200塌落度mm在C20設(shè)計強度等級混凝土，塌落度為40相同原材料，標3,我們各制100kg/m80、準養(yǎng)護條件下，粉煤灰摻量分別取 40、60、取了25組試塊，與基準混凝土配合比強度對比見下表：C20中塌落度為40 m時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表 Mpa N0-04齡期摻量7d28d45d90d018.826.929.432.74018.326.230.334.16017.9

6、26.632.036.78017.125.731.835.910016.624.930.935.03接從上表可以看出，粉煤灰摻量在 60kg/m 混凝土強度最高，甩, 那么它的108.8%卻為基準混凝土強度的R近基準配合比強度，但45360kg/m最佳摻量可選取.同樣是C20砼，在塌落度為160伽時，粉煤灰摻量分別取100、3,我們各制取了 25組試塊，與基準混凝土配合比強度120、140kg/m對比 見下表：C20在塌落度為160 mm時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表 MpaN0-06齡期7d摻量028d 27.845d 30.690d 33.219.218.3 10027.032.5

7、36.817.6 12027.334.038.216.4 14025.932.035.93可R時，混凝土強度最理想，由上表可發(fā)現(xiàn)，摻量在 120kg/m45,那 么它的最佳摻量可達11.1%達基準配合比強度的，但 R115.1%3混凝土試驗證實也存在類我們對其它塌落度的120kg/m可選取C2Q 似結(jié)果。通過對C20混凝土試驗數(shù)據(jù)整理,得出簡化經(jīng)驗式為：T3+ 40 kg/m F 2 式中：F -粉煤灰的最佳摻量（包括替代水泥量與超量之3kg/m和），Tm混凝土的塌落度 最佳摻量與混凝土強度等級的關(guān)系、2.低標號混凝土中，由于水泥用量較低、孔隙率C15C10 在這時應(yīng)當(dāng)增加粉煤灰摻量，對混凝土

8、中的粉集料進行大、和易性差，3混凝土固定摻量，C10補償。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)C15混凝土摻量100 kg/m3比 較合理，能充分補充混凝土中的粉集料含量，使低標130 kg/m在及其以上，其號混凝土表面也能光潔，有較好的外觀質(zhì)量。在C20試驗發(fā)現(xiàn)兩者之間最佳摻量隨著混凝土設(shè)計強度等級的最大而增加。存在一定的比例關(guān)系，整理試驗結(jié)果繪制如下圖所示：N0-07粉煤灰最佳摻量3砼強度等級kg/mMpa從圖中可以看出，粉煤灰的最佳摻量與強度等級存在著比例關(guān)系，并隨著塌落度的變化二變化。我們將前經(jīng)驗式修正為：T3 = 2Q + kg/m ' F 2 - 同前 T F 式中：、Mpa 混凝土設(shè)計強度等級-Q

9、以C25混凝土為例，塌落度為60伽，在相同原材料，標養(yǎng)條件3, 我們各制取了 25、120kg/m60下，粉煤灰材料分別取、80、100組試 塊，與基準混凝土配合比強度對比見下表：C25在塌落度為60 mm時粉煤灰不同摻量混凝土各齡期強度對比表 MpaN0-08齡期摻量7d28d45d90d022.031.935.839.36021.631.136.940.98021.131.438.544.210020.729.337.842.612019.628.937.141.8mm的混凝土，粉煤灰摻量在C25從表可以發(fā)現(xiàn)，在塌落度為6033就是 它的最佳摻量，與上時，其強度較為理想。即 80kg/m8

10、0kg/m面推定 的經(jīng)驗式相吻合。3最佳摻量與澆筑氣溫的關(guān)系、而實際眾所周知， 試驗室所進行的試驗是在標養(yǎng)條件下養(yǎng)護的，施工中，環(huán)境氣溫變化很大，對混凝土強度影響也較大。在炎熱的夏季，隨著氣溫的升高， 混凝土特別是大體積混凝土越易受干縮、干裂危害。由于氣溫高時， 早期強度增長較快，可以不考慮摻粉煤灰后混.凝土早期強度低的特點，適當(dāng)增加摻量，以多替代一些水泥，減少水 化熱。從而減少因水化熱過大所造成的危害。而且摻量越大，其緩凝 效果也會越明顯，對夏季施工較有利。在低氣溫條件下，砼強度增長放慢，受干縮、干裂的危害較小，這時 應(yīng)當(dāng)減少粉煤灰摻量。特別是冬期施工期間，為確?；炷猎谑軆銮?超過臨界抗凍

11、強度，要求早期強度要高。這時，粉煤灰就應(yīng)少摻或不 摻。如果摻早強劑、早強型復(fù)合抗凍劑，或采用暖棚法、蒸汽養(yǎng)護法 施工時，粉煤灰的摻量應(yīng)用試驗進行確定。4、最佳摻量與原材料的關(guān)系混凝土所用原材料不同，對粉煤灰摻量的影響也很大。在JGJ28-86、GBJ146-90中，對采用不同品種水泥，規(guī)定的最大替代量也是不同的。 我們發(fā)現(xiàn)在使用粗砂時，混凝土外觀質(zhì)量較次，粉煤灰的摻量就應(yīng)適 當(dāng)調(diào)大。粗砂中的細顆粒偏少，增加摻量可以給予補償，降低混凝土 的孔隙率。細砂中的細顆粒含量偏高，宜相應(yīng)減少粉煤灰的摻量。也 可以根據(jù)碎石、砂的實測空隙率，對粉煤灰的摻量進行適當(dāng)調(diào)整。經(jīng)過大量試驗及應(yīng)用，我們總結(jié)出摻粉煤灰混

12、凝土配合比設(shè)計按以下 步驟進行：1、根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，設(shè)計出不摻粉煤灰的基準配合比。2、根據(jù)混凝土強度等級，原材料情況、氣溫條件，確定粉煤灰的最 佳摻量。)先根據(jù)混凝土強度等級，初步確定最佳摻量，方法見下表：1.N0-09砼強度等級3) 130kg/m (w粉煤灰最佳摻量 F 'C10130C15100C20 >T + +' F = 2Q + a3 2同前F式中：'、Q、T -3澆筑氣溫修正值kg/ma -3kg/m （3- 砂的修正值）測定澆筑時的大氣溫度（當(dāng)采用室內(nèi)澆筑時，以室內(nèi)氣溫為 2 a，見下表：，來確定氣溫修正值準） 3 N0-10 a澆筑氣溫修正值經(jīng)

13、驗取值表kg/m澆筑氣溫C10 51015 :25 15 253035 3035以上a值-20-100+ 10+ 15+203 ）根據(jù)所用砂的試驗數(shù)據(jù)，確定砂的修正值，見下表：3N0-11 kg/m 3砂的修正值經(jīng)驗取值表砂類別特細砂細砂中砂粗砂特粗砂值3-15-100+ 10+ 15其中，C10 C15混凝土的粉煤灰摻量是考慮到這兩個標號的混凝土常用在非承重的次要部位而確定的。如果用在主要承重部位時，可以適當(dāng)降低摻量，或摻量不變的情況下，減少替代水泥量，并參考3, 主要是考慮130kg/mp的兩個修正值。把最咼摻量定位在 a、 3l30kg/m我們試驗發(fā)現(xiàn)摻量超過摻量過大時，對早期強度影響偏

14、大， 時，在等效水灰比條件下，不好滿足R試配強度要求，因此，我們283 , 當(dāng)按表N0-09的經(jīng)驗公式計算將粉煤灰的最大摻量限定在130kg/“3為準。130kg/m超過130kg/m時，以出的F ' 3、確定摻粉煤灰F' 后的水泥用量。根據(jù)GBJ146-90粉煤灰超量系數(shù)，見N0-3表，摻 粉煤灰F '可替代水泥量為：fF =kF、F確定后，就可計算摻粉煤灰F后混凝土的水泥用量了：fm= m- F = m -cocco K 3kg/m ' F后，可替代的水泥量式中：F -摻粉煤灰)(GBJ146-90K - 超量系數(shù)，見表 N0-33kg/m后，混凝土的水泥用

15、摻粉煤灰-F 'm 3kg/m m基準配合比的水泥用量-詔、確定砂的用量。摻粉煤灰F'后，除替代水泥量F量外，還有一定的超量值(F-F),它在混凝土中也占有一定的體積可以替代一部分砂的用量,那么砂的用量可調(diào)整為:mF - F sso3 kg/m F'后的砂用量式中：m- 摻粉煤灰s3 kg/m基準配合比的砂用量m-so3 kg/m -粉煤灰的實測表觀密度f3kg/m - 砂的實測表觀密度s也可以通過混凝土的空隙率計算來確定砂的調(diào)整數(shù)量。如果砂的粒徑過粗或者水泥用量不大 時，在摻粉煤灰F后，混凝土仍有富余空隙，砂的用量就不再進行調(diào)整，即：m二msos5、確定碎石、水的用量。粉煤灰混凝土配合比設(shè)計是本著等強度、等稠度原則進行的。因此碎石、水的用量與基準配合比的用量等同。 我國的粉煤灰需水量變化范圍比較穩(wěn)定，一般為98102%我們試驗發(fā)現(xiàn)如果出現(xiàn)下列情況之一時， 砼塌落度會受到較大影