粉煤灰在水泥混凝土中的最佳掺量

《粉煤灰在水泥混凝土中的最佳掺量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉煤灰在水泥混凝土中的最佳掺量（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、粉煤灰在水泥混凝土中的最佳掺量1 / 13粉煤灰在水泥混凝土中的最佳掺量粉煤灰是制作水泥的一种原材料，具有一定的活性。在水泥混凝 土中掺一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，节约成本，又能增 加和易性，减少泌水、离析现象，改善混凝土的性能。具有缓凝、减 水，提高密实度和后期强度，降低水化热，抑制干裂、收缩，增强抗 酸碱反应能力的作用。近年来已在国内外引起广泛的关注，并得到大 量的推广应用。但是在混凝土中掺多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？ 到目前为止，还没有较完善的理论体系。八十年代以来，我国已对粉煤灰混凝土做了一定的研究、应用， 并制定了一些规范。如粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程 JGJ28

2、-86,粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-90等，对粉煤灰 应用作了初步规定，制定了最大替代水泥量。见下表：粉煤灰最大替代水泥量JGJ28-86N0-01水泥品种砼强度等级普通水泥矿渣水泥粉煤灰级别WC1515 2510 20III级C2010 1510III级C25C3015 2010 15III级预应力砼W1510I级粉煤灰最大替代水泥限量GBJ146-90N0-02水泥品种砼类别硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥预应力砼251510钢筋砼、高强砼、耐冻砼、蒸养砼30252015中、低强度砼、泵送砼、 大体积砼、地下砼、 水下砼50403020碾压砼65554535粉煤灰超量系数GB

3、J146-90N0-03粉煤灰级别I级II级III级超量系数1.1 1.41.3 1.71.5 2.0在国标GBJ146-90中规定各级粉煤灰适用范围如下：1、1级粉煤灰适用于跨度小于6米的预应力混凝土好钢筋混凝 土。2、11级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。3、111级粉煤灰适用于无筋混凝土。4、C30及其C30以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用1、11级粉煤 灰，对于预应力混凝土、钢筋混凝土，设计强度等级在C30及其C30 以上的无筋混凝土所有粉煤灰，经试验论证，可采用上述规定低一级 的粉煤灰。国外的粉煤灰掺量，主要有70120kg/m3, 50150kg/m3。欧、 美等西方发达国家早已涉

4、入这一领域的研究，我国起步较晚，有关研 究不多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分来确定粉煤灰掺 量。在南浦大桥、上钢、上海宝电等工程中大量采用，并积累了不少 经验。我们经过大量试验、应用，发现粉煤灰的掺量与混凝土所用的 原材料、设计强度等级、塌落度、浇筑气温等都有一定的关系。掺量 在50130kg/m3范围对混凝土的凝结时间影响不大，早期强度降低 有限。但混凝土的性能却能得到较大幅度的改善。在实际应用中，切 入原材料理念，选用固定掺量法较易掌握，即预先确定粉煤灰的每 m3用量的方法，欧、美国家大多采用固定掺量法。现将我们试验应用 的结果总结出以下几个特点：1、最佳掺量与塌落度的关系在同强度

5、等级条件下，随着塌落度增加，为了确保和易性、工作 度，细集料和粉集料比例则应相应增大。我们发现最佳掺量与塌落度 之间存在一定的比例关系，以C20砼为例，两者趋于线性关系，见下 图：准养护条件下，粉煤灰掺量分别取40、60、80、100kg/m3,我们各制取了 25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：C20中塌落度为40佃时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表MpaN0-04龄期掺量7d28d45d90d018.826.929.432.74018.326.230.334.16017.926.632.036.78017.125.731.835.910016.624.930.935.0从上表可

6、以看出，粉煤灰掺量在60kg/m3混凝土强度最高，R接28近基准配合比强度，但R却为基准混凝土强度的108.8%，那么它的45最佳掺量可选取60kg/m3。同样是C20砼，在塌落度为160伽时，粉煤灰掺量分别取100、120、140kg/m3,我们各制取了 25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：C20在塌落度为160皿时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表MpaN0-06龄期掺量7d28d45d90d019.227.830.633.210018.327.032.536.812017.627.334.038.214016.425.932.035.9由上表可发现，掺量在120kg/m3时，

7、混凝土强度最理想，R可45达基准配合比强度的11.1%,但R可达115.1%，那么它的最佳掺量90可选取120kg/m3。我们对其它塌落度的C20混凝土试验证实也存在类似结果。通过对C20混凝土试验数据整理，得出简化经验式为：F = T + 40kg/m32式中：F 粉煤灰的最佳掺量（包括替代水泥量与超量之和），kg/m3T混凝土的塌落度伽2、最佳掺量与混凝土强度等级的关系在C10、C15低标号混凝土中，由于水泥用量较低、孔隙率 大、和易性差，这时应当增加粉煤灰掺量，对混凝土中的粉集料进行 补偿。经试验发现C15混凝土掺量100 kg/m3， C10混凝土固定掺量 在130 kg/m3比较合理

8、，能充分补充混凝土中的粉集料含量，使低标 号混凝土表面也能光洁，有较好的外观质量。在C20及其以上，其 最佳掺量随着混凝土设计强度等级的最大而增加。试验发现两者之间 存在一定的比例关系，整理试验结果绘制如下图所示：kg/m3粉 煤 灰 最 佳 掺 量砼强度等级Mpa从图中可以看出，粉煤灰的最佳掺量与强度等级存在着比例关系，并随着塌落度的变化二变化。我们将前经验式修正为：F = 2Q + Tkg/m32式中：F、T 同前混凝土设计强度等级Mpa以C25混凝土为例，塌落度为60血，在相同原材料，标养条件下，粉煤灰材料分别取60、80、100、120kg/m3，我们各制取了 25 组试块，与基准混凝

9、土配合比强度对比见下表：C25在塌落度为60皿时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表MpaN0-08龄期掺量7d28d45d90d022.031.935.839.36021.631.136.940.98021.131.438.544.210020.729.337.842.612019.628.937.141.8从表可以发现，C25在塌落度为60伽的混凝土，粉煤灰掺量在 80kg/m3时，其强度较为理想。即80kg/m3就是它的最佳掺量，与上 面推定的经验式相吻合。3、最佳掺量与浇筑气温的关系众所周知，试验室所进行的试验是在标养条件下养护的，而实际 施工中，环境气温变化很大，对混凝土强度影响也较

10、大。在炎热的夏 季，随着气温的升高，混凝土特别是大体积混凝土越易受干缩、干裂 危害。由于气温高时，早期强度增长较快，可以不考虑掺粉煤灰后混 凝土早期强度低的特点，适当增加掺量，以多替代一些水泥，减少水 化热。从而减少因水化热过大所造成的危害。而且掺量越大，其缓凝 效果也会越明显，对夏季施工较有利。在低气温条件下，砼强度增长放慢，受干缩、干裂的危害较小， 这时应当减少粉煤灰掺量。特别是冬期施工期间，为确保混凝土在受 冻前超过临界抗冻强度，要求早期强度要高。这时，粉煤灰就应少掺 或不掺。如果掺早强剂、早强型复合抗冻剂，或采用暖棚法、蒸汽养 护法施工时，粉煤灰的掺量应用试验进行确定。4、最佳掺量与原

11、材料的关系混凝土所用原材料不同，对粉煤灰掺量的影响也很大。在JGJ28-86、GBJ146-90中，对采用不同品种水泥，规定的最大替代量 也是不同的。我们发现在使用粗砂时，混凝土外观质量较次，粉煤灰 的掺量就应适当调大。粗砂中的细颗粒偏少，增加掺量可以给予补偿， 降低混凝土的孔隙率。细砂中的细颗粒含量偏高，宜相应减少粉煤灰 的掺量。也可以根据碎石、砂的实测空隙率，对粉煤灰的掺量进行适 当调整。经过大量试验及应用，我们总结出掺粉煤灰混凝土配合比设计按 以下步骤进行：1、根据设计规范要求，设计出不掺粉煤灰的基准配合比。2、根据混凝土强度等级，原材料情况、气温条件，确定粉煤灰 的最佳掺量。1）先根据

12、混凝土强度等级，初步确定最佳掺量，方法见下表：N009砼强度等级粉煤灰取佳掺量F （W130kg/m3）C10130C151002C20F = 2Q + T + a + B2式中：F、Q、T 同前a 浇筑气温修正值 kg/m3B 砂的修正值kg/m32）测定浇筑时的大气温度（当采用室内浇筑时，以室内气温为 准），来确定气温修正值a，见下表：浇筑气温修正值a经验取值表kg/m3N0-10浇筑气温C51010 1515 2525 3030 3535以上a值-20-100+10+15+203）根据所用砂的试验数据，确定砂的修正值，见下表:砂的修正值B经验取值表kg/m3N0-11砂类别特细砂细砂中砂

13、粗砂特粗砂B值-15-100+ 10+15其中，C10、C15混凝土的粉煤灰掺量是考虑到这两个标号的混 凝土常用在非承重的次要部位而确定的。如果用在主要承重部位时， 可以适当降低掺量，或掺量不变的情况下，减少替代水泥量，并参考a、B的两个修正值。把最高掺量定位在130kg/m3，主要是考虑 掺量过大时，对早期强度影响偏大，我们试验发现掺量超过130kg/m3 时，在等效水灰比条件下，不好满足R试配强度要求，因此，我们28将粉煤灰的最大掺量限定在130kg/m3,当按表N0-09的经验公式计算 出的F超过130kg/m3时，以130kg/m3为准。3、确定掺粉煤灰F后的水泥用量。根据GBJ146

14、-90粉煤灰超 量系数见N0-3表，掺粉煤灰F可替代水泥量为：F = FKF、F确定后，就可计算掺粉煤灰F后混凝土的水泥用量了：m = m - F = m - FccocoK式中：F掺粉煤灰F后，可替代的水泥量kg/m3K 超量系数，见表N0-3(GBJ146-90)m掺粉煤灰F后，混凝土的水泥用kg/m3cm基准配合比的水泥用量kg/m3co4、确定砂的用量。掺粉煤灰F后，除替代水泥量F量外，还有 一定的超量值(F - F)，它在混凝土中也占有一定的体积。可以替 代一部分砂的用量，那么砂的用量可调整为：som = m - (F - F) X 匕Pf式中：m掺粉煤灰F后的砂用量kg/m3sm 基准配合比的砂用量