大掺量粉煤灰对聚羧酸盐减水剂自密实混凝土性能的影响

焦元洪1，林晓强2(1.重庆航运建设发展有限公司，重庆， 400020；2.四川小金川流域水电开发有限公司，成都610036) 
摘　要:本文主要研究在一定水灰比(0.36)条件下，不同掺量粉煤灰以及不同掺量的聚羧酸盐减水剂对自密实混凝土塌落扩展度、密度、抗压强度、吸附作用等指标的影响。试验结果说明:高掺量粉煤灰的自密实混凝土有足够的强度；随着粉煤灰的增加，其吸水率增大；聚羧酸盐减水剂的掺量为0.7%时，自密实混凝土可以得到更好的工作性和抗压强度。
关键词:粉煤灰；自密实混凝土；抗压强度；吸水率；工作性掺量粉煤灰以及不同掺量的聚羧酸盐减水剂对自密实混凝土性能的影响。
1　试验
1.1　原材料及主要物理性能
试验材料包括:42.5波特兰水泥(PC)(物理性能检测满足GB 200-2003要求)；I级粉煤灰(FA)见表1，水、细骨料见表2及粗骨料(碎石表观密度2.74，粒径5mm～ 20mm)组成。外加剂为聚羧酸缓凝高效减水剂(AD)。
1.2　配合比该试验
自密实混凝土(SCC)共有7组。测试内容为:塌落扩展度、密度、抗压强度、吸附作用等，具体配合比见表3。其中，标号M 1～M 3的配合比为: 1(PC):1.75(细骨料):1.75(粗骨料)不掺粉煤灰。在3组中掺有不同剂量的外加剂。在M 4～M 7中，水泥分别以不同掺量的粉煤灰替代，外加剂掺量均为0.7%。所有组号的水灰比均保持在0.36。

2　结果与讨论

2.1　工作性
所有组号都显示出高度的扩展度，除了M 1号外所有的组号的扩展流动度都超过了700mm，M 1号由于低外加剂掺量其扩展流动度为635mm，这些值都比其他研究[2]都高。对于自密实混凝土，一般来说扩展流动度在(650± 50)mm范围内。本次试验中基本所有的组号都超过了这个范畴，可见掺有粉煤灰可以明显的提高工作度。同时说明，在一定的工作度前提下，掺入粉煤灰可以减少水的用量，也就是说在同样水灰比的条件下，掺有粉煤灰的混凝土拥有更好的工作性。
2.2　密度
表4中的密度值是各组试件在不同龄期下统计的平均值。从标号M 1～M 3可以看出随着外加剂掺量的增加其密度值也随之增加，则可以归结于在混凝土中掺有更多外加剂，其流动性增大，导致浆体间空隙减少，密实性增加。同时，在相同外加剂掺量情况下，随着粉煤灰掺量的增加其密度是逐渐减少的，其原因主要是粉煤灰的密度比水泥略低。虽然自密实混凝土的配比与传统有区别，但其密度值与振捣混凝土相似[3]，标志自密实混凝土有良好的密实性。
2.3　吸水率

从图1中看出，外加剂掺量不同对试件M 1～M 3的吸水率影响，随着养护龄期的延长，其吸水率是减少的，而且这种减少在1d龄期和28d龄期之间是很明显的。和预期的一样随着龄期的延长，56d的吸水率相比28d又有所减低。使用外加剂的最佳掺量0.7%，相比另外两个掺量0.6%和1.0%，其吸水率都得到了减低，这是由于如果不振捣压实的话，更低的外加剂掺量会导致空隙的增加，而更高的外加剂掺量导致浆体分离由此可能使吸水率增大。
从图2中看出，在外加剂掺量一定的情况下(0.7%)，粉煤灰掺量不同对试件M 1～M 3的抗压强度影响，在1d龄期28d和56d相比，吸水率有明显的减少。随着龄期从28d延长到56d，其吸水率的减少相比从1d到28d而言是很低的。随着粉煤灰掺量的增加，吸水率是整体增大的，然而，在56d龄期的所有试件(包括粉煤灰掺量为80%的)其吸水率都小于等于2%，这可以认为是低吸水率。低吸水率是通过混凝土自重达到好的密实性的一种迹象，由于粉煤灰的掺入，更好的混凝土工作性使混凝土可以得到更好的密实。

外加剂掺量不同对试件M 1～M 3的抗压强度影响可以从图3中看出，掺入过多或过低的外加剂都会降低抗压强度，只有在0.7%这个最理想掺量情况下强度才有最大的增长。就如之前研究一样，在低掺量外加剂自密实混凝土中会产生空隙，而在高掺量外加剂自密实混凝土中又会产生分离，所以这就很好的解释了只有在0.7%这个适中掺量情况下自密实混凝土才有较高的抗压强度。
粉煤灰掺量不同对试件M 1～M 3的影响可以从图4中看出，在56d龄期时，掺有40%粉煤灰的混凝土比掺有20%粉煤灰混凝土有更高的抗压强度，其值接近70MPa。通常来说，在相同水灰比的条件下，掺有粉煤灰的混凝土要比纯混凝土强度更低。然而，甚至在粉煤灰掺量达到60%的时候，在相同水灰比条件下，其长龄期强度达到40MPa。拥有和普通混凝土相似工作度的自密实混凝土而言，在掺粉煤灰情况下如果保持低水灰比一样可以得到较高的强度。由图5可知抗压强度与吸附作用的关系，和预想的一样，随着强度的增大其吸水率是减小的。当吸水率从1%到2%时，抗压强度值急剧减小；当吸水率超过2%时，随着吸水率的增加，其强度的降低变的很缓慢。
3　结论
(1)高掺量粉煤灰的自密实混凝土有足够的强度，用60%的粉煤灰等量替代水泥制成的混凝土其强度可到达40MPa；
(2)虽然随着粉煤灰的增加，其吸水率增大；但大掺量粉煤灰(80%)自密实混凝土在56d龄期的时候其吸水率为2%；
(3)聚羧酸盐减水剂的掺量为0.7%时，自密实混凝土可以得到更好的工作性和抗压强度。
参考文献
[ 1]　蒋亚清，潘云峰，张广凤.大掺量粉煤灰自密实混凝土配合比设计[J].粉煤灰综合利用，2008，(3):15～ 17
[ 2]　钟世云，高汉青，王亚妹.大流动度活性粉末混凝土的配制[J].建筑材料学报，2008，(11)2:58～ 63
[ 3]　J.M.Khatib，Propertiesofconcretecontainingfinerecycledaggre-gates，CementConcreteRes 2004/2005 35(2005)，pp. 763～ 769.