粉煤灰對(duì)C40 自密實(shí)混凝土抗凍性能影響研究

羅奇志

（岳陽(yáng)市公路橋梁基建總公司，湖南 岳陽(yáng) 414100）

粉煤灰混凝土由于其早期孔結(jié)構(gòu)較普通混凝土粗，也這造成了自密實(shí)混凝土的抗凍性降低，于是國(guó)內(nèi)外學(xué)者在自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了多種方法來(lái)提高粉煤灰自密實(shí)混凝土的抗凍性。張萌等[1]相關(guān)研究成果表明礦粉與粉煤灰（3：1）摻合后應(yīng)用到自密實(shí)混凝土中可以有效地提高其抗凍性。趙晉源等[2]則利用礦渣材料實(shí)現(xiàn)了改善自密實(shí)混凝土抗凍性的目的。Ranjbar等[3]利用向自密實(shí)混凝土中摻加棕櫚油燃料灰，發(fā)現(xiàn)混凝土抵抗硫酸鹽凍融循環(huán)破壞的能力得到了有效的提升。王成啟[4]利用多種礦物摻合料制備了自密實(shí)混凝土，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混凝土的抗凍性能有所提升。

近年來(lái)，自密實(shí)混凝土深受土施工人員的喜愛(ài)，其與鋼筋的握裹緊密，可以非常容易的填充模板的各個(gè)角落，同時(shí)脫模后的強(qiáng)度較普通水泥混凝土大。但粉煤灰究竟是如何影響自密實(shí)混凝土的抗凍性還不是很清楚，當(dāng)然不可否認(rèn)，有許多科研工作者做了大量的工作，現(xiàn)梳理如下。侯景鵬等發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻量為5%的聚羧酸引氣減水劑摻入自密實(shí)混泥土后，擁有較好的抵抗水的凍融循環(huán)作用；李永靖等在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了粉煤灰的摻入導(dǎo)致自密實(shí)混凝土的抗凍性能發(fā)生了降低，但遺憾的是其并未對(duì)其影響規(guī)律進(jìn)行深入的探討；張誼平等向自密實(shí)混凝土中摻加了玄武巖纖維后其施工和易性變差，通過(guò)鋼筋間隔的能力變?nèi)?，但混凝土的耐久性卻得到了提升，特別是采用2 的%添加劑量，其抵抗凍融循環(huán)的能力較好；方小婉認(rèn)為合理的選擇粉煤灰和礦渣用量有助于提高自密實(shí)混凝土的抗凍性及抗硫酸鹽侵蝕性。

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用粉煤灰作為活性摻合料，以不同的摻量摻入C40 自密實(shí)混凝土中，并開(kāi)展抗凍性試驗(yàn)，揭示粉煤灰對(duì)自密實(shí)水泥混凝土抗凍性能的影響規(guī)律。研究成果對(duì)合理的選用粉煤灰摻量具有一定的理論指導(dǎo)意義[5-7]。

1 原材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 原材料

本文所采用的水泥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范的要求；石采用山東產(chǎn)輝綠巖，最大粒徑為25mm；F 類(lèi)粉煤灰。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，C40 自密實(shí)混凝土的坍落度和坍落擴(kuò)展度始終維持在250mm-280mm 和550-650mm[8]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)文章的研究目的，采用等量取代法利用粉煤灰配置混凝土立方體試件，邊長(zhǎng)為100mm，粉煤灰用量從零到百分之四十不等，間隔為百分之十隨后進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。每20 次循序，取出試件（同一類(lèi)不少于3 個(gè)）測(cè)試質(zhì)量損失率以及抗壓強(qiáng)度，凍融循環(huán)次數(shù)120 時(shí)試驗(yàn)截止。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 粉煤灰對(duì)C40 自密實(shí)混凝土抗凍性能影響

整理試驗(yàn)結(jié)果并繪圖，如圖1 所示。

圖1 質(zhì)量損失率

從圖1 不難看出，當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)小于40 次時(shí)，無(wú)論凍融介質(zhì)如何，C40 自密實(shí)混凝土試件的質(zhì)量損失率均呈現(xiàn)為負(fù)值，但損失率的絕對(duì)值均不大。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是C40 自密實(shí)混凝土內(nèi)部分布著一定數(shù)量的微小孔隙，在試驗(yàn)過(guò)程中吸收了一定質(zhì)量的水分，而此時(shí)試件并沒(méi)有產(chǎn)生較大的質(zhì)量損失，因此表現(xiàn)在數(shù)值上為負(fù)值。

當(dāng)循環(huán)次數(shù)小于40 次時(shí)，不同粉煤灰摻量的C40 自密實(shí)混凝土的凍融循環(huán)質(zhì)量損失率均相仿，不易區(qū)分；當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)超過(guò)40 次且粉煤灰摻量在0%時(shí)，C40 自密實(shí)混凝土在各凍融循環(huán)試驗(yàn)次數(shù)的質(zhì)量損失率均為最小值，這一規(guī)律適用于不同的凍融循環(huán)媒介；這說(shuō)明粉煤灰的摻入使得C40 自密實(shí)混凝土的抗凍性降低。

下圖2 為不同粉煤灰摻量下C40 自密實(shí)混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度損失率與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系圖，凍融介質(zhì)分別為飲用水和5%Na2SO4溶液。

圖2 不同粉煤灰摻量的強(qiáng)度損失率

由圖2 顯示，當(dāng)凍融介質(zhì)為5%Na2SO4溶液時(shí)，增大幅度明顯變大，從數(shù)值上看，當(dāng)循環(huán)次數(shù)為120 時(shí)，同摻量混凝土抗壓強(qiáng)度的損失率較凍融介質(zhì)為水時(shí)增幅均大于10%。此外，C40 自密實(shí)混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度損失率數(shù)值上的變化規(guī)律基本上與質(zhì)量損失率相仿，但并未出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度損失率為負(fù)值的現(xiàn)象，這也印證了上文對(duì)凍融循環(huán)試驗(yàn)早期質(zhì)量損失率為負(fù)值的分析。

2.1 粉煤灰對(duì)C40 自密實(shí)混凝土力學(xué)性能的影響

本文采用不同粉煤灰摻量的自密實(shí)混凝土進(jìn)行坍落度、坍落擴(kuò)展度、3d、7d、28d 抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1 所示。

表1 粉煤灰/SP406 自密實(shí)混凝土（C40）性能

表1 顯示，隨著粉煤灰摻量的逐漸提高，C40 自密實(shí)混凝土的3d、7d 及28d 抗壓強(qiáng)度逐漸減小，但減小程度均不大，且后期隨著粉煤灰自身火山灰反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，這種強(qiáng)度之間的差距將會(huì)逐漸得到彌補(bǔ)。但值得注意的是隨著粉煤灰摻量的逐漸增大，自密實(shí)混凝土的坍落度則逐漸減小、坍落擴(kuò)展度也逐漸減小，這說(shuō)明粉煤灰的摻入使得自密實(shí)混凝土的施工和易性有所降低，這對(duì)自密實(shí)混凝土的密實(shí)性有一定的影響。

總結(jié)粉煤灰對(duì)C40 自密實(shí)混凝土抗凍性以及其他技術(shù)性能的影響規(guī)律，不建議在自密實(shí)混凝土中摻入摻量較大的粉煤灰，以免造成抗凍性及施工和易性損失較大。

3 結(jié)論

本文相關(guān)結(jié)論現(xiàn)梳理如下：

（1）粉煤灰對(duì)C40 自密實(shí)混凝土的抗凍性能有害，且隨著其在混凝土中的用量越多，混凝土抵抗硫酸鈉及水的凍融破壞的能力就越弱；

（2）粉煤灰摻量越大，混凝土28 天內(nèi)各個(gè)齡期的立方體抗壓強(qiáng)度略有降低，施工和易性也有所降低；

（3）針對(duì)抗凍性，如若必須使用粉煤灰，則可以采用其他提高抗凍性能的措施，以減小粉煤灰的摻入所帶來(lái)的抗凍性的損失。