粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响★

张 龙

(南京理工大学泰州科技学院，江苏 泰州 225300)



粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响★

张 龙

(南京理工大学泰州科技学院，江苏 泰州 225300)

为探讨粉煤灰适宜掺量对混凝土性能的影响，利用正交试验，取分别为15%，30%，40%的粉煤灰掺量，对粉煤灰混凝土7 d和28 d的抗压强度进行了研究，试验结果表明，粉煤灰掺量为40%时对普通混凝土较为适宜。

粉煤灰混凝土，抗压强度，掺量，配合比

1 概述

1.1 国内外粉煤灰混凝土的发展情况

粉煤灰主要是燃煤发电的产物。原煤在炉中经过1 200 ℃～1 600 ℃的高温燃烧，经过燃烧、打磨，产生了灰渣(主要成分是玻璃相)，其主要成分为SiO2，Al2O3，Fe2O3，这些矿物成分部分以不稳定的玻璃体形式存在，可以用来改善水泥的性能，扩大使用范围，降低经济成本[1]。

20世纪90年代初，全球粉煤灰的排放量在4.89×108t左右，利用率在36.4%左右。混凝土中掺入一定量的粉煤灰，成为粉煤灰有效利用的主要有效方式之一,我国很早就开始了对粉煤灰在混凝土中应用技术试验研究[2]。

1958年，国务院建设部门做出规定：将适量粉煤灰掺入水泥熟料中生产水泥。伴随着社会发展，科研力量的提高，粉煤灰混凝土在工程领域开始了广泛的应用，效果显著。

进入90年代，经济发展，人们开始注重对自然环境的保护，地球环境的保护，寻求与自然的和谐一体，走可持续发展之路，专家指出绿色混凝土是21世纪混凝土的发展方向[3]。

1.2 本文研究的内容、目的和意义

本课题根据中低强度级别粉煤灰在生活中的实际使用情况，对不同掺入量的粉煤灰强度性能进行针对性研究，研究内容如下：

1)通过调查国内外研究现状，为本课题研究提供了依据；

2)分析粉煤灰形成机理以及粉煤灰混凝土强度影响因素，重点分析C20，C25，C30三个级别的粉煤灰在掺入量为15%，30%，40%配合比情况下的影响；

3)确定粉煤灰配合比、设计强度等级、研究粉煤灰最佳比例，找出其不同条件下的强度影响规律。

2 粉煤灰混凝土基准配合比的确定

粉煤灰混凝土取代率的计算实例，以C20级粉煤灰混凝土(取代率为15%)的计算为例：粉煤灰取代水泥量：mf1=mco·f%=0.3kg；超量部分质量：mf2=mf1(1-δf)=3.06；总掺量：mf=mf1+mf2=0.3+3.06=3.36kg；水泥用量：3.06kg；砂子用量：6.48kg。

C20，C25，C30级粉煤灰混凝土的配比。

C25，C30级均按照此公式计算，计算过程略。表1～表3是C20，C25，C30三个强度级别的混凝土在取代率为15%，30%，40%时的计算结果。

表1 取代率为15%的配比

表2 取代率为30%的配比

表3 取代率为40%的配比

3 相同标号的普通粉煤灰混凝土试验

本文主要讲述了相同标号的粉煤灰混凝土在试验后，取得的结果测试值，以及数据的整合分析及实验结论。

3.1 抗压强度测定以及数据整合分析

12组试块经过28 d的标准条件养护(未满28 d，采用公式折合成强度标准值)，C20，C25，C30三个等级的混凝土在粉煤灰取代率为15%，30%，40%时的强度测试，得到的具体强度标准值。表4是根据抗压强度的测定，得到标准试验最终数据。

表4 试验原始数据

表5为按公式fcc=F/A计算得到的数据值转化成抗压强度值[5]。

表6为整合数据后所得的值。

3.2 数据分析

根据试验所得数据，选出合格的数值，图1～图3采用描点法，绘制出相同标号的粉煤灰混凝土在15%，30%，40%三个强度等级下的混凝土强度。

表5 转化成抗压强度值

表6 整合数据后的所得值

根据图1可以看出：C20级粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率为15%时，抗压强度最小，取代率在15%时抗压强度值降低为原始值的12.4%；40%时抗压强度最大，取代率在40%时的抗压强度值提高原始值的0.6%，达到标准强度测试值。

根据图2可以看出：C25级粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率为15%时，取代率在15%时抗压强度值降低为原始值的8.4%；40%时抗压强度最大，取代率在40%时的抗压强度值提高原始值的0.7%，达到标准强度测试值。

根据图3可以看出：C30级粉煤灰混凝土，在粉煤灰取代率为15%时，取代率在15%时抗压强度值降低为原始值的15.6%左右；40%时抗压强度最大，取代率在40%时的抗压强度值提高原始

值的0.8%，达到标准强度测试值。

4 结语

本文通过对比试验，取不同粉煤灰掺量进行试验，对粉煤灰混凝土28 d(通过公式换算)抗压强度进行试验研究，试验数据加以总结归纳，主要得到以下结论：

1)在混凝土中掺入一定量的粉煤灰可以提高混凝土的抗压强度。本次采用的粉煤灰为Ⅱ级灰，在混凝土中掺入适量粉煤灰，使混凝土内部不断进行水化，并通过所生成的水化物填充混凝土内部的缺陷与透水、透气孔道，能够提高混凝土的不透气性和致密性，促使混凝土强度持续增长。

2)粉煤灰混凝土初始强度不高，后来随着龄期的增长强度逐步增高。粉煤灰混凝土的强度随粉煤灰掺入量的增加，其早期强度比标准混凝土的强度低，但是其增长速率快，到中后期达到并超过标准混凝土。

3)粉煤灰可以提高混凝土的后期强度，混凝土在粉煤灰内部化学组成的作用下，提高了后期强度值，通过设计书中的试验结果我们可以发现：28 d标准条件养护下测试出的抗压强度与基准混凝土的强度值近似，这说明粉煤灰混凝土具有无可比拟的优越性。

4)从经济性方面分析，以强度与成本的比例为考核指标进行评价，从经济效益方面看：粉煤灰的价格远低于水泥，且粉煤灰掺量为40%时，粉煤灰混凝土的强度最接近于标配混凝土强度，且价格最低，因此说明粉煤灰的最佳掺量为40%。

5)粉煤灰掺入量40%时，强度值最接近标准强度测试值，因此推断：掺入量为40%是粉煤灰混凝土强度的中间值，粉煤灰掺加比例若高于40%，则粉煤灰强度会变低。

本文对粉煤灰混凝土28 d的抗压强度进行了试验探究，但由于本人的专业水平有限，尚存在一些问题有待研究：

1)对粉煤灰掺量的取值范围比较小(本次试验粉煤灰取代量的变化值为15%，30%，40%)，找到一定的规律，但是还需要进一步更为细致的试验研究。

2)相同取代率的粉煤灰混凝土标号越高，其强度越大。需进一步研究掺入粉煤灰对高强度混凝土抗压强度性能的研究。

3)有待分析高效减水剂对粉煤灰混凝土的作用机理，以及高效减水剂对粉煤灰混凝土其他性能的影响，如耐久性等。

4)本次试验试件都是在标准养护条件下进行，但实际工程中，由于存在温度、湿度、尺寸条件变化差异，混凝土性能值得进一步研究。

[1] 孙氰萍.大掺量粉煤灰混凝土的特性[J].混凝土，2007(2):16-23.

[2] 王海龙，申向东.粉煤灰对轻骨料混凝土耐久性影响的试验研究[J].新型建筑材料，2009(12)：96-98.

[3] 吴正严.粉煤灰混凝土的发展方兴未艾[J].粉煤灰，2000(1):36-39.

[4] 鲁丽华，潘桂生，陈四利，等.不同掺量粉煤灰混凝土的强度试验[J].沈阳工业大学学报，2009(7)：115-117.

[5] 李崇智.大掺量粉煤灰混凝土的强度推测及正交试验线性分析[J].混凝土，2001(1):25-28.

[6] GB/T 50081—2002，普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

On influence of fly ash mixture on concrete compression strength★

Zhang Long

(TaizhouCollegeofScienceandTechnology,NanjingUniversityofTechnology,Taizhou225300,China)

In order to explore the influence of the adequate mixture of the fly ash on the concrete performance, the paper adopts the orthogonal test with fly ash mixture whose volumes are 15%, 30% and 40%, researches the compression strength of 7 d and 28 d fly ash concrete, and proves by the test result that the fly ash with 40% is proper for common concrete.

fly ash concrete, compression strength, mixing volume, proportional ratio

1009-6825(2016)28-0113-03

2016-07-27 ★ :泰州市科技支撑计划(社会发展)项目(项目编号：SSF20150055)

张 龙(1988- )，男，助教

TU528

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