外摻劑對(duì)混凝土力學(xué)性能影響分析

徐皓

摘? 要：混凝土力學(xué)性能主要包括抗壓、抗彎拉和軸心抗壓幾個(gè)強(qiáng)度方面，會(huì)對(duì)后續(xù)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性等產(chǎn)生直接影響，對(duì)其影響因素進(jìn)行探討顯得尤為關(guān)鍵。文章立足于混凝土力學(xué)性能影響視角，對(duì)外摻劑的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入分析。

關(guān)鍵詞：混凝土;外摻劑;力學(xué)性能;影響

中圖分類號(hào)：TU528.042? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0055-02

Abstract： The mechanical properties of concrete mainly include compressive strength， flexural tensile strength and axial compressive strength， which will have a direct impact on the stability and safety of subsequent concrete structures， and it is particularly important to explore the influencing factors. In this paper， based on the perspective of the influence of concrete mechanical properties， the application of admixtures is analyzed in depth.

Keywords： concrete; admixture; mechanical properties; influence

隨著混凝土技術(shù)的迅猛發(fā)展，外摻劑在混凝土施工中的應(yīng)用顯得尤為重要。特別是隨著各種各樣高性能混凝土的誕生、推廣和應(yīng)用，外加劑在混凝土中的應(yīng)用重要性越發(fā)顯著，會(huì)對(duì)混凝土的力學(xué)性能產(chǎn)生重大影響。為了更好地了解外摻劑對(duì)混凝土性能的影響機(jī)理，有必要通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證分析。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

在本次試驗(yàn)中，混凝土配置所用的試驗(yàn)原材料及成分如下：

水泥：采用普通硅酸鹽水泥P·O42.5R，密度、比表面積與比重分別為1440kg/m3、359m2/kg、3.15g/cm3。

粉煤灰：使用某地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)廠所產(chǎn)生的C類粉煤灰。

稻殼灰：在8000～9000℃下燃燒稻殼所得的灰燼，其中稻殼灰的平均粒徑達(dá)到了654nm，二氧化硅含量的占比達(dá)到了94.51%。

廢棄玻璃：利用廢玻璃在球磨機(jī)作用下進(jìn)行研磨處理，所得的玻璃粒徑達(dá)到2857nm。

鋼纖維：長度與直徑分別達(dá)到35～45mm和0.30～0.80mm，拉伸強(qiáng)度達(dá)到了600MPa。

1.2 試驗(yàn)方案

在本次研究中，主要設(shè)定了4個(gè)試驗(yàn)組，編號(hào)分別為①、②、③、④。其中組①是對(duì)照組，其中直接按照常規(guī)混凝土配置方式，不添加額外的外摻劑;組②是在組①的基礎(chǔ)上，采用比例為15%的稻殼灰取代部分水泥，并加入39%的粉煤灰;組③是在組①的基礎(chǔ)上，利用10%的稻殼灰替代部分水泥，并用10%的玻璃粉替代部分細(xì)骨料，同樣在其中加入39%的粉煤灰;組④則是在組①的基礎(chǔ)上，利用10%的稻殼灰替代部分水泥，用10%的廢玻璃替代部分細(xì)骨料，并在其中加入39%的硅灰以及3%的鋼纖維膠凝材料。

在本次對(duì)混凝土力學(xué)性能進(jìn)行研究的試驗(yàn)中，主要側(cè)重抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，相應(yīng)的混凝土試驗(yàn)試件的尺寸均為標(biāo)準(zhǔn)尺寸（150mm×150mm×150mm）。每個(gè)試驗(yàn)組準(zhǔn)備9個(gè)試驗(yàn)試件，并劃分成3個(gè)小組分別在養(yǎng)護(hù)天數(shù)達(dá)到7d、14d和28d的狀態(tài)下對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測。其中抗壓強(qiáng)度采用萬能試驗(yàn)機(jī)，抗拉強(qiáng)度則采用劈裂抗拉夾具等配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測定。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 混凝土的塑化性能

坍落度是評(píng)價(jià)所配置混凝土和易性的一個(gè)重要指標(biāo)，也是對(duì)混凝土塑化性能進(jìn)行反映，其中混凝土的原材料與外摻劑都會(huì)影響其坍落度。在本次試驗(yàn)研究中，采用了坍落度試驗(yàn)來測定外摻劑對(duì)相應(yīng)混凝土力學(xué)性能的實(shí)際影響情況，具體就是分別探討了鋼纖維、稻殼灰、廢玻璃與粉煤灰?guī)追N外摻劑影響所配置混凝土工作性能的實(shí)際情況。雖然有關(guān)研究表明混凝土中加入稻殼灰會(huì)在一定程度上降低所配置混凝土的坍落度，但是組②所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其和易性比對(duì)照組①提高了50%，這可能是由于摻加入的粉煤灰本身顆粒比較圓滑，并且顆粒粒徑小于水泥顆粒，可以均勻地在水泥中分布，所以對(duì)其所配置混凝土的和易性產(chǎn)生了改善的作用。而根據(jù)預(yù)期分析，可知混凝土中如果摻加廢玻璃，也可以對(duì)所配置混凝土的和易性產(chǎn)生改善作用，但是通過對(duì)比組③和對(duì)照組①發(fā)現(xiàn)最終所配置混凝土的和易性降低了10%，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是由于廢玻璃粒徑比較大而影響了其配置混凝土的和易性。組④中的混凝土中按照某一比例同時(shí)摻入了鋼纖維、稻殼灰、廢玻璃與粉煤灰?guī)追N外摻劑，發(fā)現(xiàn)最終該組的坍落度較對(duì)照組①之間的變化不顯著。

2.2 混凝土的抗壓強(qiáng)度

四組混凝土配比制成的試驗(yàn)試件的養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別達(dá)7d、14d和28d后，對(duì)試驗(yàn)試件的外觀進(jìn)行檢測，測量它們的尺寸與重量。然后利用萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)各個(gè)養(yǎng)護(hù)周期下四組混凝土試驗(yàn)試件進(jìn)行加載，直至試驗(yàn)試件徹底失效，記錄下此時(shí)施加的極限荷載值。四組對(duì)應(yīng)的不同養(yǎng)護(hù)齡期下混凝土試驗(yàn)試件的抗壓強(qiáng)度與對(duì)照組①之間對(duì)比的強(qiáng)度變化情況詳見表1。

由表1可知，組②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗壓強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為9.6%、22.8%和16.6%的提高幅度;組③是在組①的基礎(chǔ)上，添加了稻殼灰和玻璃粉兩種外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗壓強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為75.2%、107.8%和116.6%的提高幅度。相較于組②，組③在其基礎(chǔ)上增加的抗壓強(qiáng)度有了65.6%、85.0%和100.0%的增幅，這可以表明本次實(shí)驗(yàn)研究中所用混凝土中通過添加廢玻璃可以有效地提高所配置混凝土的抗壓強(qiáng)度，這主要是因?yàn)榈練せ遗c廢玻璃粉兩種外摻劑當(dāng)中包含有比較多的非晶態(tài)化合物，它們的反應(yīng)活性比較好，更容易促進(jìn)所配置混凝土抗壓強(qiáng)度的發(fā)展。組④則是在組①的基礎(chǔ)上添加了稻殼灰、廢玻璃和鋼纖維等外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗壓強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為37.2%、41.7%和58.9%的提高幅度。但是將組④和組③進(jìn)行對(duì)比可知，組④所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)了38.0%、66.1%和52.7%幅度的下降。通過對(duì)比組④和前面三組的試驗(yàn)結(jié)果，可知硅灰、稻殼灰等外摻劑可以在不同程度上促進(jìn)混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展，但是稻殼灰的促進(jìn)效果更加顯著。

2.3 混凝土的抗拉強(qiáng)度

將四組混凝土配比制成的試驗(yàn)試件的養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別達(dá)7d、14d和28d后，對(duì)試驗(yàn)試件的外觀進(jìn)行檢測，測量它們的尺寸與重量。然后可以利用萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)各個(gè)養(yǎng)護(hù)周期下四組混凝土試驗(yàn)試件進(jìn)行加載，直至試驗(yàn)試件徹底失效，記錄下此時(shí)施加的極限荷載值。四組對(duì)應(yīng)的不同養(yǎng)護(hù)齡期下混凝土試驗(yàn)試件的抗拉強(qiáng)度與對(duì)照組①之間對(duì)比的強(qiáng)度變化情況詳見表2。

由表2可知，組②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻殼灰，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗拉強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度，所以可知粉煤灰、稻殼灰這兩種外摻劑的加入提升了其抗拉強(qiáng)度。組③是在添加了稻殼灰和粉煤灰的基礎(chǔ)上，又增加了玻璃粉外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗拉強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度。相較于組②，可知廢玻璃粉的加入與否對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度影響不顯著。組④則是在組①的基礎(chǔ)上添加了稻殼灰、廢玻璃和鋼纖維等外摻劑，這使得其所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d、14d和28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗拉強(qiáng)度較對(duì)照組分別呈現(xiàn)為6.0%、14.6%和38.8%的提高幅度。但是將組④和組③進(jìn)行對(duì)比可知，組④所配置的混凝土試驗(yàn)試件在7d和14d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗拉強(qiáng)度變化比較少，但是在28d養(yǎng)護(hù)齡期下的抗拉強(qiáng)度卻提高了19.5%，這主要是因?yàn)榛炷林刑砑拥匿摾w維呈現(xiàn)為亂向分布狀態(tài)，有效地對(duì)混凝土內(nèi)部可能出現(xiàn)的微裂縫進(jìn)行了限制，降低了裂縫可能出現(xiàn)的概率。

3 結(jié)論

通過本次對(duì)比試驗(yàn)研究可知，硅灰、稻殼灰、廢玻璃、粉煤灰等外摻劑可以在不同程度上促進(jìn)混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展，同時(shí)也可以對(duì)其抗拉強(qiáng)度進(jìn)行改善。其中粉煤灰的摻入有利于促進(jìn)混凝土塑化性能發(fā)展，并且摻入的廢玻璃、粉煤灰和稻殼灰如果比例合適，可以將14d和28d齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度提高一倍以上。

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