某大橋梁體配合比選定關(guān)于確定粉煤灰摻量問(wèn)題的淺析

孫雙喜

（中鐵隧道集團(tuán)有限公司工程試驗(yàn)中心 河南 洛陽(yáng) 471009）

1 原材料選用

1.1 水泥：唐山冀東水泥股份有限公司P·O42.5水泥，密度3.0g/cm3，比表面積328m2/kg，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量26.0%，安定性合格，3d、28d抗壓強(qiáng)度值分別為26.1MPa、48.9MPa。

1.2 粉煤灰：張家口某公司生產(chǎn)的F類，Ⅰ級(jí)粉煤灰細(xì)度5%，Ⅰ級(jí)粉煤灰細(xì)度8%；兩種一級(jí)粉煤灰燒失量分別為0.3%，0.4%；含水率均為為0.2%，需水量比92%，91%；Ⅱ級(jí)粉煤灰細(xì)度15%，20.6%其各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)均合格。

1.3 礦渣粉：S95級(jí)礦渣粉，摻量恒定為5%。

1.4 細(xì)骨料：中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量1.6%，泥塊含量0.2%。

1.5 粗骨料：粒徑范圍 5～20mm，其中 5～10mm 占 30%，10～20mm 占70%，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%。針片狀含量3%，吸水率0.8%。

1.6 外加劑：液體的KDSP-1聚羧酸高性能減水劑，摻量1.0%。減水率29%，含氣量試驗(yàn)2.8%。

水：地下水，飲用水。

2 試驗(yàn)

2.1 粉煤灰摻量與混凝土坍落度的關(guān)系確定

究粉煤灰和聚羧酸高性能減水劑之間的關(guān)系，先進(jìn)行了粉煤灰摻量對(duì)混凝土坍落度影響驗(yàn)證，設(shè)計(jì)不加減水劑的普通配合比。

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)配合比：水灰(膠)比取0.42，水量為195kg，砂率為40%。

對(duì)比配合比：水膠比、砂率、泵送劑摻量和用水量不變，分別摻入5%、10%、15%、20%、25%的粉煤灰，并測(cè)定坍落度。

2.2 梁體基準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)配合比：

水膠比0.32，砂率40%，礦渣粉摻量5%，外加劑摻量1.0%，用水量150kg，設(shè)計(jì)坍落度180～220mm，含氣量2～4%。

對(duì)比配合比：

水膠比、用水量、砂率、礦渣粉摻量不變，粉煤灰以0%、5%、10%、20%、30%進(jìn)行摻加，并對(duì)不同配合比得出的強(qiáng)度進(jìn)行綜合評(píng)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 粉煤灰不同摻量對(duì)拌合物坍落度的影響

圖1 混凝土坍落度隨粉煤灰摻量的變化曲線Fig.1 The slump of concrete with fly ash curve

由圖1可知，粉煤灰摻量在0～30%時(shí)，坍落度隨粉煤灰摻量的增大而增大，這是因?yàn)榉勖夯翌w粒球狀玻璃體能顯著降低混凝土拌合物的屈服應(yīng)力，提高拌合物的流動(dòng)性。

3.2 粉煤灰對(duì)摻聚羧酸高性能減水劑混凝土含氣量的影響

在進(jìn)行混凝土的試拌過(guò)程中，不同摻量的粉煤灰對(duì)混凝土的坍落度影響較大，隨著摻量的增加，混凝土的坍落度反而減小，這完全不同于粉煤灰的減水作用，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，I級(jí)粉煤灰替代水泥后，能夠減少達(dá)到相同流動(dòng)度時(shí)的聚羧酸系減水劑的用量，降低聚羧酸系減水劑的飽和摻量。從圖2中可以看出粉煤灰摻量的增加混凝土坍落度減小，同時(shí)由圖3可知，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土含氣量逐漸的減小，也就是混凝土的容重在增加，隨著粉煤灰摻量的增大，混凝土的粘聚性增加，我們可以得出Ⅰ級(jí)粉煤灰與聚羧酸高性能減水劑使用時(shí)，降低了減水劑的減水作用，究其原因?yàn)榉勖夯曳勖夯业募?xì)顆粒對(duì)混凝土空隙的填充作用時(shí)混凝土的含氣量減小，容重增大，粘聚性增加，坍落度降低擴(kuò)展度減小。所以Ⅰ級(jí)粉煤灰有的時(shí)候在混凝土中與聚羧酸高性能減水劑使用時(shí)不但沒(méi)有起到減水的作用，有的時(shí)候還會(huì)使減水劑摻量增大。

從圖中可知當(dāng)粉煤灰摻量在10%～15%的范圍內(nèi)，混凝土含氣量能更好的滿足2～4%的要求。

圖2 粉煤灰與減水劑復(fù)合使用時(shí)與坍落度的關(guān)系曲線圖Fig.2 Fly ash and water reducing agent when used in composite and slump relation curve

圖3 粉煤灰摻量對(duì)混凝土含氣量的影響關(guān)系曲線Fig.3 The content of fly ash on concrete air content relationshipcurve

3.3 粉煤灰摻量選擇受早期強(qiáng)度的影響

依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)梁體初張拉的的時(shí)間為10天左右，要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的80%以上，而且設(shè)計(jì)的梁體都是5m左右的箱梁梁塊，在張拉的時(shí)候相比長(zhǎng)度較長(zhǎng)的梁體總的受力部位較多而且受力范圍較集中，對(duì)于橋梁梁體的早期強(qiáng)度有比較高的要求，然而粉煤灰對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度影響較大，所以也要進(jìn)行強(qiáng)度綜合評(píng)定。表1為不同摻量粉煤灰對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度。從表格中可以看出，粉煤灰摻量為10%的配合比強(qiáng)度比較符合現(xiàn)場(chǎng)情況。綜上所述，選擇粉煤灰10%的摻量可滿足目前本項(xiàng)目原材料的要求，與減水劑的符合使用可以滿足拌合物性能的相關(guān)要求，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)早期強(qiáng)度也可以得到保證。

表1 不同摻量的粉煤灰配合比對(duì)應(yīng)的不同齡期的強(qiáng)度Table.1 Effect of different dosage of fly ash mixture ratio corresponding to the different age strength

4 結(jié)論及建議

在保證混凝土流動(dòng)性與高強(qiáng)度的前提下，粉煤灰的摻量主要受流動(dòng)性、可泵性及經(jīng)濟(jì)性的限制，因此，選擇粉煤灰在混凝土中的最優(yōu)摻量是配制高強(qiáng)粉煤灰泵送混凝土的關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)粉煤灰同減水劑一樣也具有一定的減水作用，能顯著改善混凝土拌合物的和易性及可泵性。但是在進(jìn)行粉煤灰最優(yōu)摻量的選擇時(shí)也要考慮與高性能減水劑復(fù)合使用時(shí)相互的抑制作用。

［1］唐重光.粉煤灰對(duì)自密實(shí)混凝土早期強(qiáng)度的影響[J].河南科學(xué)，2006，24(3)：400-402.

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［4］胡小鋒，方曉瑞，胡春環(huán).粉煤灰對(duì)高強(qiáng)混凝土性能的影響[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(5)：53-55

［5］JGJ55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].