【技术交流】“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用文档
【技术交流】“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用
2015-07-15耿加会
“混凝土强度—粉煤灰掺量—水胶比”关系探究与应用
耿加会1余春荣2
（1.舞阳县惠达公路工程有限公司，河南，舞阳，462400
2.建筑材料工业技术情报研究所，北京，朝阳，100024）【摘要】粉煤灰作为商品混凝土中最常用的矿物掺合料，其优点得到业界的广泛认可。对于“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三者之间的关系，国内外专家学者对粉煤灰进行了深啊入的研究。本文通过大量的试验数据，探讨“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三者之间的关系，并通过工程应用，为粉煤灰的使用提供一点借鉴。
【关键词】混凝土强度、粉煤灰掺量、胶凝材料、水胶比、水灰比、配合比设计
0概述
商品混凝土经过三十年的发展，截止2013年底产量己达21.96亿m3/年，比2012年﹙18.49亿m3/年﹚增长了18.77%，混凝土已经成为重要的大宗建筑材料。混凝土消耗的水泥量也在逐年增加，利用矿物掺合料部分取代水泥，具有良好的经济效益和社会效益。粉煤灰是我国目前排放量最大的燃煤副产品之一，
也是利用程度和利用水平最高的工业废渣之一[1]；粉煤灰以其诸多优点成为混凝土的重要组成部分[2]。
经过几十年的发展，我国电厂设备的改进使粉煤灰的燃烧更加充分，粉煤灰的质量和稳定性有较大的提高。再加上高效减水剂（高性能减水剂）复合使用，可以大幅度降低水胶比，改善了粉煤灰的使用环境。工程实践及试验研究表明，粉煤灰作为混凝土的矿物掺合料，既可以降低水化热，利用二次水化增加混凝土后期强度，又能提高混凝土的和易性、泌水性、流动性、泵送性及耐久性等。
上世纪80年代我国杰出的粉煤灰学者沈旦申[3]提出了“粉煤灰效应”假说：形态效应、填充效应、火山灰效应。英国的Dunstan 研究发现：混凝土的水胶比减小，粉煤灰对不同龄期混凝土强度的贡献随之增大，粉煤灰对强度的贡献与水胶比的关系比水泥还敏感。粉煤灰掺入以后，“混凝土强度——水灰比”二元关系转变成“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三元关系（如图
[4]）。
0—1“混凝土抗压强度——粉煤灰掺量——水胶比”的关系数年来的研究工作使混凝土技术的巨大的进步和发展，这些为人们认识和使用粉煤灰的作用机理和应用技术提供了可靠的理论指导和技术支持，对粉煤灰在混凝土中的应用起到了积极的推动作用。但是长期以来, 粉煤灰是作为水泥的替代品来掺用的，先后出现了等水胶比[1]法、超量取代法和等水灰比法[3]‘[5]。本文在混凝土强度指标的基础上对粉煤灰掺量与水胶比的关系上进行探讨，力求找到“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”的之间的具体量化关系，更好地指导粉煤灰在混凝土生产中的应用。
1原材料
1.1水泥
宝丰大地水泥P.O42.5，其物理力学性能如表1-1。
表1-1 水泥的物理与力学性能
细度（%）
标准稠度
用水量（%）
抗折强度（MP
a）
抗压强（MPa）凝结时间（min）
3d 28d 3d 28d 初凝终凝
2.1 26.6 5.4 7.2 30.8 46.7 188 225 1.2粉煤灰
平顶山姚孟电厂Ⅱ级灰，其性能如表1-2。
表1-2 粉煤灰性能
细度（%）需水量比（%）活性指数（%）
烧失量7d 28d
15.4 98 74 78 3.6 1.3粗集料
舞钢市矿山碎石，其性能指标如表1-3。
表1-3 舞钢碎石性能指标
表观密度（㎏/
㎡）堆积密度（㎏/
M3）
空隙率(%)
针片状含
（%）
压碎值(%) 级配(㎜)
2690 1580 41 5.2 9.5 5-25 1. 4细集料
平顶山市叶县辛店镇河砂，细度模数2.8，性能指标见表1-4。
表1-4 河砂性能指标
表观密度（㎏/m3）堆积密度（㎏/m3）空隙率（%）细度模数（%）颗粒级配2550 1530 40 2.7 Ⅱ区1. 5减水剂
脂肪族复合高效减水剂，其性能指标见表1-5。
表1-5 减水剂性能指标
凝结时间（h）抗压强度比（%）密度g/m 掺量% 减水率% 含气量%
初凝终凝7d 28d
1.19
2.0 21.5 2.5 6 8 142 130
2.粉煤灰掺量对混凝土强度的影响
2.1粉煤灰掺量对混凝土强度的影响试验
常用的混凝土强度等级为C10~C60，水胶比的变化范围为
0.7~0.3，胶凝材料的用量也从300~550 kg/m3。依据混凝土公司
的生产实际所需要的混凝土强度等级，试验分别采用胶凝材料
为：300kg/m3、350 kg/m3、410 kg/m3、470 kg/m3和540 kg/m3；
水胶比为：0.60、0.50、0.42、0.35和0.30；粉煤灰掺量为：10%、
20%、30%、40%和50%；用调整砂率及减水剂用量的方法将
混凝土的坍落度控制在180~200mm的范围内，进行混凝土强度
试验，其试验结果如下：
表2-1 不同水胶比、胶凝材料用量、粉煤灰掺量的混凝土强度
水胶比料总量
（kg）掺量λ
（%）
7d(MPa)
28d(MP
a)
变化κ
（%）
λ/κ
0.6 300 0 26.9 32.3 ————10 24.8 30.1 －7 1.4 20 21.9 28.0 －13 1.5 30 17.7 25.4 －21 1.4 40 14.1 21.3 －34 1.2 50 10.2 15.7 －51 1.0
0.5 350 0 33.7 41.2 ————10 31.2 39.4 －4 2.5 20 27.8 37.2 －10 2.0 30 24.2 33.7 －18 1.7 40 18.7. 27.3 －34 1.2 50 13.5 23.2 －44 1.1
0.42 410 0 39.8 47.7 ————10 39.1 46.9 －2 5.0 20 35.6 43.7 －8 2.5 30 30.9 40.6 －15 2.0 40 26.2 33.5 －30 1.3 50 21.1 29.8 －38 1.3
水胶比料总量
（kg）掺量λ
（%）
7d(MPa)
28d(MP
a)
变化κ
（%）
λ/κ
0.35 470 0 47.5 56.4 ————10 48.7 57.6 ＋2 5.0 20 47.2 55.5 －2 10.0 30 44.3 51.2 －10 3.0 40 37.5 46.7 －17 2.4 50 29.9 39.2 －30 1.7
0.3 540 0 57.8 65.8 ————10 58.4 67.9 ＋3 3.3 20 57.6 65.8 0 ——30 52.9 63.1 －4 7.5 40 45.5 57.4 －13 3.1 50 35.3 46.1 －30 1.7
注：λ/κ表示强度每变化1%，粉煤灰掺量变化情况；＋表示强度增加，－表示强度降低。
从上表可以看出：随着粉煤灰掺量的增加，混凝土各龄期的强度均表现出不同程度的下降；各水胶比下混凝土7d强度的降低幅度均大于混凝土28d强度变化的幅度；从28d强度下降的幅度来看，水胶比越大强度下降的幅度越大（例如，水胶比为0.6，粉煤灰掺量为10%时，混凝土28d强度下降7%，粉煤灰
掺量为50%时混凝土28d强度降低下降51%。而水胶比为0.3，粉煤灰掺量为10%时，混凝土28d强度上升了3%，粉煤灰掺量50%时混凝土28d强度降低下降了30%，水胶比0.6时的混凝土28d强度降低幅度明显大于水胶比0.3时的强度降低幅度）；随着水胶比的降低，混凝土28d强度每变化1%，粉煤灰掺量的变化范围在扩大（例如，水胶比0.6，粉煤灰掺量为10%~50%，混凝土28d强度每变化1%，粉煤灰掺量变化在范围在1.0~1.4%，水胶比为0.3，粉煤灰掺量为10%~50%，混凝土28d强度每变化1%，粉煤灰掺量变化在范围在1.7~7.5 %，随着水胶比的降低，λ/κ的变化范围在扩大）；粉煤灰掺量相同时，随着水胶比的降低，混凝土28d强度降低的幅度在缩小（例如，粉煤灰掺量为30%：水胶比0.6时，混凝土28d强度降低了21%；水胶比0.5时，混凝土28d强度降低了18%；水胶比0.42时，混凝土28d强度降低了15%；水胶比0.35时，混凝土28d强度降低了10%；水胶比0.3时，混凝土28d强度仅降低了4%）。
2.2试验结果分析
试验研究说明孔隙率对混凝土强度有着决定性的影响，孔的其他属性（例如孔径、孔的分布、孔形与取向等）对混凝土强度也有影响[6]。水泥水化过程中，单位体积的水泥水化后体积增加约1.2倍，使原来由水占据的空间为水化产物所填充，而引起浆体孔隙率的降低。同样粉煤灰的火山灰反应形成水化产物体积超过反应前的体积，也会对减少浆体孔隙率起到作用[7]。中国建材
院董刚[8]研究表明：水泥浆体中粉煤灰在14d前反应较少（仅为2.5%），28d以后粉煤灰的反应程度才开始逐渐增大，到180d 仅有20%左右参与二次水化。总的来说，粉煤灰的反应速率和反应率是很低的。
水泥的活性好、反应速度远远大于粉煤灰，在水胶比相同的条件下，水泥之间的孔隙可以得到水泥水化产物的有效填充，随着粉煤灰掺量的增加，水泥熟料矿物成分相对减少，水胶比不变，而水灰比增大，产生的水化产物也减少，不能足以填充颗粒间的空隙，混凝土中水泥石有大量的孔隙存在，混凝土强度降低。粉煤灰掺量越大，未被填充的空隙越多，混凝土降低的幅度越大。水泥的水化及粉煤灰利用水泥水化产物Ca(OH)2二次水化均能降低混凝土的孔隙率，早期粉煤灰反应程度低，掺量越大强度降低幅度越明显，但到后期随着水化反应的进行，混凝土浆体的孔隙率逐渐被填充，混凝土强度降低的幅度变小。
水胶比也是影响混凝土空隙率的一个重要的因素，随着水胶比的降低，用水量减少，胶凝材料颗粒之间距离变小。需要填充的孔隙也变小，不需要过多的胶凝材料水化产物就能填充胶凝材料颗粒之间的空隙，且粉煤灰中含有较高的球形玻璃体，使水泥分散更均匀。再加上粉煤灰对水泥的颗粒填充效应，使混凝土浆体孔隙率得到有效降低，并成为水泥水化产物的内核，加之，粉煤灰的掺入水化热的减少，都有利于强度提高。因此，在低水胶比的环境下，粉煤灰水化慢的弱点被掩盖，降低混凝土水化热及
改善低水胶比情况下的水化环境的优点体现出来。例如在水灰比0.3时，用50%的粉煤灰等量替代水泥，由于粉煤灰是利用水泥的水化产物进行二次水化反应，使混凝土中早期参与水化反应的水泥的“水灰比”变大。如果不考虑粉煤灰对水的表面物理吸附作用，初期实际参与水泥水化的“水灰比”接近0.6，远远高于水泥理论上完全水化所需要的水灰比，此时可以认为水泥水化不受水化空间的制约，较之于水灰比为0.30的纯水泥浆体，掺粉煤灰的浆体中水泥组分可达到较高的水化程度。
3.等强度条件下粉煤灰掺量与水胶比的关系
3.1等强度试验
水胶比降低可以有效降低胶凝材料颗粒之间的距离，降低混凝土浆体的孔隙率，使需要填充空隙的水化产物降低。粉煤灰等量替代水泥后，高活性的水泥颗粒减小，水化产物生成量降低，胶凝材料之间的颗粒得不到有效填充，强度降低。根据上表的试验结果可以看出不同水胶比的条件下，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土强度不同程度的降低。要保持掺加粉煤灰后混凝土的28d 强度不发生变化，需要降低水胶比，提高胶凝材料强度，粉煤灰的减水性及与外加剂的协同效应为降低水胶比提供条件。
为了研究“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”三者之间的关系，试验分别采用胶凝材料为：300kg/m3、350 kg/m3、410 kg/m3、470 kg/m3和540 kg/m3；基准水胶比分别为0.66、0.55、0.46、0.40、0.33、0.30，并以基准水胶比对应的混凝土28d抗压
强度值为基本强度值；粉煤灰掺量从10%依次递增至50%，保持各掺量的混凝土28d抗压强度值与基本强度值基本相同（差值在5%以内）。用调整砂率及减水剂用量的方法，将混凝土的坍落度控制为180~200mm，进行试验，并记录各掺量与基本水胶比对应混凝土28d抗压强度值的试验结果如下表：
表3-1 等强度条件下粉煤灰掺量与水胶比关系
胶凝材料总量（k g）粉煤灰
掺量λ
（%）
水
胶
比
水
灰
比
W μ
λ/μ
（%）
7d
(M
P
a)
28
d
(M
P
a)
60
d
(M
Pa)
300
基准0.6
6
0.6
6
19
8.0
————24.
27.
8
30.
7 10﹙3
0﹚
0.6
3
0.7
18
9.0
0.03 3.3 23.
8
28.
4
32.
1 20﹙6
0﹚
0.5
9
0.7
4
17
7.0
0.07 2.9 24.
1
28.
2
32.
4 30﹙9
0﹚
0.5
6
0.8
16
8.0
0.10 3.0 23.
7
27.
6
31.
9 40﹙12
0﹚
0.5
0.8
3
15
0.0
0.16 2.5 18.
7
27.
3
32.
6
0﹚ 4 8 2.0 2 2 4
35﹙24 5+10 5﹚
基准0.5
5
0.5
5
19
2.5
———28.
3
35.
8
39.
0 10﹙3
5﹚
0.5
3
0.5
9
18
5.5
0.02 5.0 28.
5
36.
5
41.
2 20﹙7
0﹚
0.5
1
0.6
4
17
8.5
0.04 5.0 27.
4
36.
5
41.
1 3﹙10
5﹚
0.4
7
0.6
7
16
4.5
0.08 5.0 27.
6
36.
8
42.
6 40﹙14
0﹚
0.4
3
0.7
1
15
0.5
0.12 4.0 25.
1
36.
2
42.
7 50﹙17
5﹚
0.3
7
0.7
4
12
9.5
0.18 2.8 26.
5
35.
9
42.
1
410﹙28 7+12 3﹚
基准0.4
6
0.4
6
18
8.6
———37.
2
44.
5
48.
6 10﹙4
1﹚
0.4
5
0.5
18
4.5
0.01 10.0 34.
43.
2
48.
2 20﹙8
2﹚
0.4
3
0.5
4
17
6.3
0.02 10.0 34.
8
42.
5
48.
2 30﹙12
3﹚
0.4
1
0.5
9
16
8.1
0.04 7.5 33.
1
42.
9
49.
6
4﹚7 2 1.7 9 4 5
50﹙20 5﹚0.3
2
0.6
4
13
1.2
0.14 3.6 33.
1
44.
7
51.
2
470﹙32 9+14 1﹚
基准0.4
0.4
18
8.0
———41.
7
51.
8
56.
4 10﹙4
7﹚
0.3
9
0.4
2
18
3.3
0.01 10.0 40.
9
49.
7
55.
3 20﹙9
4﹚
0.3
8
0.4
6
17
8.6
0.02 10.0 38.
7
49.
1
55.
7 30﹙14
1﹚
0.3
6
0.5
1
16
9.2
0.04 7.5 39.
2
48.
9
55.
7 40﹙18
8﹚
0.3
3
0.5
5
15
5.1
0.07 6.7 38.
6
49.
2
56.
4 5﹙23
5﹚
0.2
9
0.5
8
13
6.3
0.11 5.0 36.
2
48.
9
56.
9
500﹙35 0+15 0﹚基准0.3
3
0.3
3
16
5.0
———
48.
9
59.
6
64.
3 10﹙5
0﹚
0.3
2
0.3
6
16
0.0
0.01 10.0 47.
8
59.
7
65.
1 2﹙10
0﹚
0.3
1
0.3
9
15
5.0
0.02 10.0 49.
1
60.
2
66.
7
0﹚9 2 6.0 7 4 1
40﹙20 0﹚0.2
8
0.4
7
14
0.0
.05 10.0 47.
8
59.
1
69.
5
50﹙25 0﹚0.2
6
0.5
2
13
0.0
0.07 10.0 44.
7
58.
8
68.
6
540 ﹙37 8+16 2﹚
基准0.3
0.3
16
2.0
———59.
4
65.
8
71.
2 10﹙5
4﹚
0.3
0.3
16
2.0
———60.
8
67.
9
74.
1 20﹙10
8﹚
0.3
0.3
16
2.0
———58.
7
65.
8
73.
8 30﹙16
2﹚
0.2
9
0.4
1
15
6.6
0.01 30.0 56.
2
66.
2
72.
6 40﹙21
6﹚
0.2
8
0.4
7
15
1.2
0.02 15.0 54.
6
67.
1
73.
1 50﹙27
0﹚
0.2
6
0.5
2
14
0.2
0.04 12.5 57.
8
65.
2
71.
7
注：μ表示水胶比调整值，λ/μ表示水胶比与粉煤灰掺量变化的关系。
从表中试验数据分析：
⑴随着粉煤灰掺量的增加，要保持各掺量与相应基本水胶比混凝土28d抗压强度值不变，掺入粉煤灰以后，水胶比均相应的降低；且粉煤灰掺量越大，水胶比需要降低的值也越大。
⑵混凝土28d抗压强度值不变的情况下，随着基本水胶比的降低，相同粉煤灰掺量的水胶比需要降低的幅度在减小。
⑶随着基本水胶比的降低，混凝土28d抗压强度对粉煤灰掺量的敏感度下降，对水胶比的敏感度增加，粉煤灰掺量对水胶比的敏感度降低。
⑷从龄期来看，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土7d抗压强度值呈下降趋势明显，尤其在水胶比较大时，更为明显，而后期粉煤灰掺量的影响降低，表明粉煤灰参与水化反应的活性较低。
3.2等强度试验结果分析
从粒形上来看，粉煤灰中70%以上的颗粒是表面光滑、质地致密、内比表面积小、性能稳定的球状玻璃体和硅酸盐玻璃微珠。粉煤灰玻璃微珠颗粒所特有的物理形状，有利于水泥颗粒的絮凝结构解絮和颗粒扩散，同时使混凝土内部降低粘度和颗粒之间的摩擦力，增加流动性, 或流动性一定, 需水量减少。在混凝土浆体中起到改善保水性，粉煤灰玻璃微珠均匀分散到在混凝土浆体中，类似轴承滚珠的作用，对改善混凝土和易性也有明显作用。由于粉煤灰的密度较水泥低，等量的粉煤灰取代水泥，浆体的粘聚性提高，加之，粉煤灰粒径小于水泥的粒径，粉煤灰等量替代水泥后，由于粒型的差异，水泥和粉煤灰混合后，细小的粉煤灰
颗粒可以均匀地填充在水泥颗粒中，使“水泥—粉煤灰”二元胶凝体系的颗粒级配得到改善，孔隙率得到有效填充，有利于降低混凝土浆体内部的孔隙数量和孔隙尺寸，硬化水泥石更为致密，提高了混凝土的抗侵蚀能力。粉煤灰的这些特性直接影响硬化中的混凝土的初始结构，提高混凝土密实度和强度。
水胶比大于0.4时，水泥颗粒被水分隔开的间距较大，水泥虽能充分水化，可以迅速生成水化凝胶并不能填充水泥与水之间的空隙，混凝土强度自然偏低。即使掺入粉煤灰，由于粉煤灰自身没有水硬性，粉煤灰的水化是利用水泥与水反应生成的水化产物Ca(OH)2进行二次水化反应。粉煤灰自身活性低，水化反应缓慢，生成的凝胶材料少，难以填充粉煤灰代替水泥后产生的空隙。因此，在水胶比不变的情况下，随着粉煤灰掺量越大，强度降低越快。
水胶比低于0.4时，在不掺粉煤灰的普通硅酸盐水泥浆体中，随着水胶比降低，未水化的水泥颗粒逐渐增多，这些未水化的水泥颗粒在混凝土胶凝体中仅仅起到物理填充作用。粉煤灰中强度高、硬度大、体积稳定性强的玻璃微珠可替代这部分起填充作用没有水化的水泥，不会引起强度的下降。
4.工程应用实例
根据表2-1、表3-1及本次试验的试验结果，绘制出“混凝土强度——粉煤灰掺量——水胶比”关系图。
关于不同掺量粉煤灰对混凝土强度的影响
文章编号：1009-6825（2013）05-0098-02 关于不同掺量粉煤灰对混凝土强度的影响 收稿日期：2012-12-08 作者简介：张肖霞（1976-），女，助理工程师张肖霞 （山西路桥第二工程有限公司，山西临汾041051） 摘要：为了研究粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响，利用正交试验方法，制定试验方案，测定混凝土28d抗压强度，结果表明：粉煤灰掺量在5% 15%时，掺量越多，混凝土抗压强度越小；水胶比在0．35 0．45时，水胶比越小，混凝土抗压强度越大。 关键词：混凝土，粉煤灰，水胶比，抗压强度 中图分类号：TU528文献标识码：A 0引言 粉煤灰配合商品混凝土可以改善混凝土性能，粉煤灰在商品 混凝土中的广泛使用，带来了可观的经济效益和环保效益，特别 是在高速路发展上应用广泛。很多省份都在高速公路上修建了 大量的水泥混凝土路面，掺入粉煤灰能改善路面水泥混凝土的性 能，提高路面施工质量。因此，研究粉煤灰掺量对混凝土性能的 影响具有一定的现实意义。 1粉煤灰混凝土配合比的设计 1．1试配强度确定 与基准混凝土配合比设计的程序一样。 1．2各原材料的确定 1）计算粉煤灰混凝土中砂子用量时先假定碎石用量不变，混 凝土中砂用量m S按下式计算： m S =m S0 －（m c /p c +F/p f －m c0 /p c ）?p s 。 式中：m S ———基准配合比的砂用量； p s ———砂相对密度； m c ———基准混凝土的水泥用量； m c0 ———粉煤灰混凝土中水泥用量； p c ———水泥相对密度； F———粉煤灰混凝土中粉煤灰用量； p f ———粉煤灰相对密度，一般取2．2g/cm3。 2）粉煤灰混凝土的用水量的选取同基准配合比的用水量。1．3粉煤灰混凝土的理论配合比 根据计算得到粉煤灰混凝土配合比进行试配，在保证混凝土的和易性与水灰比不变的基础上进行配合比的调整，最后确定为其理论配合比。 注：根据不同掺量的粉煤灰，各原材料的数据如表1所示。 表1原材料配比表 组号粉煤灰掺量a水胶比b砂率c单位用水量d/kg·m－3 10．050．350．30190 20．050．400．32200 30．050．450．34210 40．100．350．32210 50．100．400．34190 60．100．450．30200 70．150．350．34200 80．150．400．30210 90．150．450．32190 2试件的制备和养护 2．1制备 1）将试模擦净，模板四周与底座的接触面上应涂黄油、紧密装配，防止漏浆。2）内壁均匀刷一层机油。3）称量模具质量并记录数据。4）试块用振动台成型时密实称量密实成型后的质量并记录数据。 2．2养护 标准条件下养护，龄期28d。 3粉煤灰混凝土的抗压强度 数据处理极差分析见表2。 表2数据处理极差分析表 组别 因素 再生骨料 掺量a 水胶比b砂率c 单位用水量d kg/m3 28d强度 MPa 1111157．0 2122254．1 3133348．4 42 12352．2 5223149．4 6231248．9 7313249．8 8321345．1 9332142．7 L1159．55158．43151．08149．1 L2150．58148．65149．05152．90 L3137．72140．08147．72145．85 K153．152．850．349．7 K250．149．549．651．0 K345．946．649．248．6 R7．26．21．12．4 由上述数据可见： 1）从表1可以看出，各个因素对抗压强度的影响次序为：a，b，c，d即粉煤灰掺量、水胶比、砂率、单位用水量，其中粉煤灰掺量影响最大。 2）由以上数据可知，第一组实测强度最高，它的粉煤灰掺量为0．05，水胶比为0．35，砂率为0．30，单位用水量为190kg/m3。这为此次试验的最优配合比。 54 52 50 48 46 抗 压 强 度 / M P a 051015 粉煤灰掺量/% 54 52 50 48 46 抗 压 强 度 / M P a 00.20.40.6 水胶比 图1不同粉煤灰掺量 对混凝土抗压强度的发展趋势 图2不同水胶比对 混凝土抗压强度的发展趋势 （下转第143页） · 89 ·第39卷第5期 2013年2月 山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．39No．5 Feb．2013
混凝土水灰比和坍落度的关系
混凝土水灰比和坍落度的关系 水灰比是混凝土中水与水泥的比例，是计算所得，水灰比的大小只与混凝土试配强度和水泥强度有关，与塌落度的大小没有关系。水灰比是保证混凝土强度的先决条件，这个比例在施工中自始至终不得改变。而塌落度则是混凝土的干稀程度，即适宜混凝土施工的工作度，这就是我开头所讲水灰比与塌落度有本质的区分。塌落度大并非水灰比一定大，例如商品砼，塌落度很大，一般都在120mm 及以上，可它的水灰比不大，只是用水量大而按水灰比增大了水泥的用量，故商品砼的水泥用量比一般自拌砼要大。因此水灰比和塌落度都是在配合比中规定了的，是不能任意改变的。如果任意增大塌落度，则水灰比相应增大，这就是塌落度和水灰比的牵连关系。所以我们平时经常讲到要控制塌落度保证水灰比，道理就在此。因此，在混凝土捣拌时要经常做塌落度试验。有时在混凝土浇灌中，确实会碰到特殊情况，如局部构件特别细小、配筋特别密集、浇灌有困难，这时可适当增大塌落度，但必须按水灰比相应增加水泥用量，例如水灰比为0.5，用水量比原配比每一拌增加了5公斤水，则5÷0.5=10，就是说每拌应增加10公斤水泥，这样就仍然保持原来的水灰比。在施工现场，民工们往往为了工作上省力，而任意增大用水量，则增大了水灰比，用他们自己的话讲，我们只多加了一点水，水泥按配比没有少放，对混凝土强度不会有影响。当真对强度没有影响吗？非也，这就是我们经常讲的要控制塌落度的原因，而且原因很简单，因为混凝土随着硬化过程，水分逐渐蒸发，在混凝土内部形成空隙，水分越多，空隙当然越多，从而降低了混凝土的密实度，则降低了混凝土的强度。若为操作省力，增大塌落度，必须影响混凝土强度，此时只能按水灰比增加水泥用量，才能保证规定的水灰比，从而保证强度，但这无疑造成了水泥的浪费。因此，控制塌落度，不造成水泥的浪费，也有其一定的经济意义。任意增大塌落度的危害性并非只影响混凝土强度
粉煤灰配合比设计)
粉煤灰混凝土配合比设计 混凝土中掺人适量的粉煤灰，既可降低工程施工成本，改善混凝土的和易性、可泵性，增加混凝土的黏性，减少混凝土离析与泌水，又可使混凝土的凝结时间相对延长，坍落度损失减小，降低水化热，减少或消除混凝土中碱集料反应的危害。但也存在粉煤灰品质波动大，混凝土早期强度偏低的缺点。若在配合比设计时，对原材料、粉煤灰取代率及超掺量系数作正确选择，其混凝土能满足设计施工要求。本文论述桥梁结构中C25灌注桩、承台，C30墩帽及墩身，C40、C50后张法预应力混凝土箱梁的粉煤灰混凝土配合比设计，原材料选择及施工注意事项。 1 原材料 （1）粉煤灰：用于混凝土的粉煤灰按其品质分为I、Ⅱ、Ⅲ3个等级，主要技术指标见表1。 桥梁结构混凝土配合比设计时，选择I、Ⅱ级粉煤灰，其中I级灰用于强度大于40 MPa的混凝土，Ⅱ级灰用于混凝土强度等级小于C30的桩基、承台、立柱、墩台帽工程。 粉煤灰活性：粉煤灰越细，比表面积越大，粉煤灰的活性就越容易被激发，因此，所用粉煤灰越细，混凝土早期强度越高、耐久性越好。 粉煤灰烧失量对需水性影响显著，随粉煤灰烧失量增加，粉煤灰的需水量增加，当烧失量大于10%时，粉煤灰对流动扩展度无有利作用；粉煤灰含碳量增高，烧失量增大，在混凝土搅拌、运送、成型过程，粉煤灰更容易浮到表面，影响混凝土的外观与内在质量。另外，由于烧失量增大，还会降低减水剂的使用效果。 需水量与粉煤灰的细度、烧失量也有一定的关系，一般来说粉煤灰需水量越小，对混凝土性能越有利。粉煤灰越细，需水量越小；烧失量越大，需水量也越大。所以粉煤灰的需水量指标可以综合反映出粉煤灰的性能。 含水量过高，会降低粉煤灰的活性，直接影响使用效果。 SO3含量影响混凝土的强度增长极限和凝结时间，同时粉煤灰中SO3 含量过多还可能造成硫酸盐侵蚀。 （2）水泥：混凝土强度等级小于C30时，选用32．5或42．5的普通硅酸盐水泥；混凝土强度等级大于C30时，选用42．5或52．5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 （3）黄砂：满足Ⅱ类砂要求的条件下，优先选择级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能满足要求。山砂中含泥量较大，且含有较多风化颗粒，一般不能使用。砂的细度模数控制在2．4
混凝土配合比参数：水胶比
混凝土配合比参数：水胶比 水胶比是指混凝土用水量与胶凝材料用量的比值，水胶比是混凝土配合比的重要参数，混凝土的很多性能都与水胶比有直接的关系，如工作性、强度、耐久性等。 （1）水胶比与强度的关系 在胶凝材料品种、质量和掺量确定不变的条件下，水胶比的大小直接决定混凝土强度。混凝土强度随着水胶比的减小而变大，强度随着水胶比的增大而降低。水胶比的变动与强度的变化不是显简单的线性关系，在不同的水胶比范围内水胶比变化0.01对强度产生的影响有很大区别，水胶比越小，同样的变化对强度影响越大。过去只使用水泥一种胶凝材料，水泥的品种和质量一旦确定，水灰比的大小直接影响混凝土强度。如今，胶凝材料不在是单一的水泥，还包括矿物掺合料，水胶比与强度的关系变得相对复杂，相同的水胶比，强度不一定相同，有时甚至有很大的差别。例如，水泥和粉煤灰品种和质量不变，相同的水胶比0.5，粉煤灰掺量30%与粉煤灰掺量50%配制的混凝土28d强度显然具有很大的差别；再如，相同的水胶比0.5，粉煤灰掺量30%与矿粉掺量30%配制的混凝土28d强度也是不同的；再如，相同的水胶比0.5，掺量同为30%的I级粉煤灰II级粉煤灰配制的混凝土28d 强度也不相同。等等……都说明现在混凝土水胶比与强度的影响不在是单一的影响，两者关系十分复杂，受矿物掺合料品种、质量、细度（比表面积）、活性、掺量等多种因素制约，甚至同种矿物掺合料，同样的质量等级都会有很大的差别，但原材料和掺量一旦确定后，仍然符合水胶比与强度反比关系，只是更加不是线性关系。 （2）水胶比对工作性的影响 水胶比的大小对混凝土浆体稠度有直接的影响，水胶比越大，浆体稠度越低，浆体的抑制骨料下沉的浮力越小，混凝土就越容易分层，反之浆体稠度越大，混凝土抗离析能力越强。水胶比较大的低强度等级混凝土，浆体浓度低，混凝土粘聚性差，保水性不足，混凝土容易泌水、离析，宜使用低外加剂掺量并适当提高砂率，改善保水性。而在低水胶比的高强混凝土中，浆体的浓度大，混凝土粘聚性较好，保水性好，但粘度大，工作性差，再不增加用水量的情况下，应使用较高的外加剂掺量提高混凝土工作性。 （3）水胶比与矿物掺合料掺量 在水胶比不变的情况下，由于矿物掺合料的活性低于水泥的活性，随着矿物掺合料掺量的增加，混凝土早期强度降低。为了获得满意的早期强度，在增加矿物掺合料掺量的同时，适当降低水胶比，提高混凝土早期强度，使其满足施工的需要。矿物掺合料增加所需降低的水胶比的量与混凝土水胶比有很大的关系，例如，当混凝土水胶比0.6左右时，粉
粉煤灰在混凝土中的作用
粉煤灰在混凝土中的作用 粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，亦称飞灰，其化学成分主要是SiO2（45～65%）、Al2O3（20～35%）及Fe2O3（5～10%）和CaO（5％）等，粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，降低混凝土的成本，保护环境，而且能与水泥互补短长，均衡协合，改善混凝土的一系列性能，粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益 1 掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性 新拌混凝土的和易性受浆体的体积、水灰比、骨料的级配、形状、孔隙率等的影响。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。 2 粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性，同时粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度下会使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而掺用粉煤灰对防止新拌混凝土的泌水是有利的。 3 掺用粉煤灰，可以提高混凝土的后期强度 有试验资料表明，在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28天以前）逐减，而后期强度逐渐增加。粉煤灰对混凝土的强度有三重影响：减少用水量，增大胶结料含量和通过长期火山灰反应提高强度。 当原材料和环境条件一定时，掺粉煤灰混凝土的强度增长主要取决于粉煤灰的火山灰效应，即粉煤灰中玻璃态的活性氧化硅、氧化铝与水泥浆体中的Ca(OH)2作用生成碱度较小的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙的速度和数量。粉煤灰在混凝土中，当Ca(OH)2薄膜覆盖
在粉煤灰颗粒表面上时，就开始发生火山灰效应。但由于在Ca(OH)2薄膜与粉煤灰颗粒表面之间存在着水解层，钙离子要通过水解层与粉煤灰的活性组分反应，反应产物在层内逐级聚集，水解层未被火山灰反应产物充满到某种程度时，不会使强度有较大增长。随着水解层被反应产物充满，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的增长，这就是掺粉煤灰混凝土早期强度较低、后期强度增长较高的主要原因。 4 掺粉煤灰可降低混凝土的水化热 混凝土中水泥的水化反应是放热反应，在混凝土中掺入粉煤灰由于减少了水泥的用量可以降低水化热。水化放热的多少和速度取决于水泥的物理、化学性能和掺入粉煤灰的量，例如，若按重量计用粉煤灰取代30％的水泥时，可使因水化热导致的绝热温升降低15％左右。众所周知，温度升高时水泥水化速
掺矿物掺合料混凝土配合比设计要求
掺矿物掺合料混凝土配合比设计要求1．设计原则 掺矿物掺合料混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离差系数等指标应与基准混凝土相同，配合比设计以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度的等级原则等效置换，并应符合（普通混凝土配合比设计规程）（JGJ 55）的规定。 2．设计步骤 （1）根据设计要求，按照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55）进行基准配合比设计； ）：（2）可按表10-41选择矿物掺合料的取代水泥百分率（β c ）表10-41 取代水泥百分率（β c 注：高钙粉煤灰用于结构混凝土时，根据水泥品种不同，其掺量不宜超过以下限制： 矿渣硅酸盐水泥不大于15% 普通硅酸盐水泥不大于20% 硅酸盐水泥不大于30% ），求出每立方米矿物掺合料混凝土（3）按所选用的取代水泥百分率（β c 的水泥用量（m ）： c m c＝m c0（1－βc）（10-16）
（4）按表10-42选择矿物掺合料超量系数（δ c ）； 超量系数（δ c ） 10-42 （5）按超量系数（δ c ）求出每立方米混凝土的矿物掺合料混凝土的矿物掺 合料用量（m f ）： m f ＝δ c （m c0 -m c ）（10-17） 式中β c 取代水泥百分率（%）； m f 每立方米混凝土中的矿物掺合料用量（kg/m3）； δc超量系数； m c0 每立方米基准混凝土中的水泥用量（kg/m3）； m c 每立方米矿物掺合料混凝土中的水泥用量（kg/m3）。 （6）计算每立方米矿物掺合料混凝上中水泥、矿物掺合料和细骨料的绝对体积，求出矿物掺合料超出水泥的体积； （7）按矿物掺合料超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量； （8）矿物掺合料混凝土的用水量，按基准混凝土配合比的用水量取用； （9）根据计算的矿物掺合料混凝土配合比，通过试拌，在保证设计的工作性的基础上，进行混凝土配合比的调整，直到符合要求； （10）外加剂的掺量应按取代前基准水泥的百分比计；
混凝土强度等级对照表
混凝土强度等级对照表 混凝土的抗压强度是通过试验得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为150mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护（温度20±2℃、相对湿度在95%以上）条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa计），用fcu 表示。 依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级。 按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。例如，强度等级为C30的混凝土是指30M Pa≤fcu<35MPa 影响混凝土强度等级的因素主要与水泥等级和水灰比、骨料、龄期、
养护温度和湿度等有关。 混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。一般来说，水灰比与混凝土强度成反比，水灰比不变时，用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。 所以说，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥质量和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。 粗骨料对混凝土强度也有一定影响，所以，工程开工时，首先由技术负责人现场确定粗骨料，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石高。 因此我们一般对混凝土的粗骨料粒径控制与不同的工程部位相适应；细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响，施工中，严格控制砂的含泥量在3%以内，因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。
混凝土水灰比与水胶比的区别
混凝土水灰比与水胶比的区别 水灰比是指水与水泥之比 水胶比是指水与水泥和其他掺料（如粉煤灰）的和之比 一般混凝土的水灰比在什么围？ 这要看水泥的标号和混凝土的强度来定，一般在0.4—0.6之间 知道混凝土的水灰比为0.45，知道坍落度为50~~70MM，能否知道它的用 水量？为什么？ 只要知道用的石头骨料的最大直径，就可以知道用水量了。 比如要是采用的是碎石，最大直径是40mm，坍落度为50~~70MM，则混凝 土每立方米的用水量是185千克。 这不用计算，是专门有个表，叫混凝土用水量选用表，直接查表得出。 表现密度为2400kg/m3,水泥用量300kg/m3,水灰比0.6,砂率35%,计算混 凝土质量配合比 用水泥用量乘以0.6可得水的用量， 根据公式：水泥+水+沙+石子=2400， 沙子/(沙子+石子)=35% 解上面的方程组可以分别得到各个的用量。 混凝土塌落度为0mm时，其水灰比为多少呢？ 配制干硬性混凝土时，要求塌落度为0—30mm，但是我们实际工作中要 求塌落度为零，我查了所有资料，并未有相关参考值。 我们采用32.5R水泥。 先查一些资料，锁定水灰比大致围，然后要多次试验，因为选用的材 料不同，不做试验是不行的。中国期刊网上会有几篇相关的文献. 水灰比对混凝土的影响 补充：在水泥用量，骨料用量不变的情况下，水灰比增大，水泥浆自身 . .
流动性增加，故拌和物流动性增大，反之，则减小。但是，水灰比过大 ，会造成拌和物粘聚性和保水性不良，水灰比过小，会使拌合物流动性 过低，影响施工。 一般情况下,混凝土的强度主要取决于水灰比. 可以认为,在水泥标号相同的情况下,水灰比越小,水泥石的强度越高,与 骨料粘结力也越大,混凝土的强度就越高.但要说明如果太小,强度也将 下降. 正常情况下： “配合比”相同，水灰比越小,混凝土的强度越高。混凝土的流动性越 小，坍落度就赿小，和易性也越差。 “配合比”相同，水灰比越大,混凝土的强度越低。混凝土的流动性越 大，坍落度就赿大，和易性也越好。 混凝土在骨料和水灰比一定时，水泥浆可以填充骨料空隙和包裹骨料． 增加水泥浆量． 混凝土在骨料和水灰比一定时，水泥浆可以填充骨料空隙和完全包裹骨 料．增加水泥浆量．混凝土的粘聚性是上升还是下降，为什么呢？？ 粘聚性能提高，水泥浆的主要作用之一就是有粘聚性。越多越好，但是 砼的坍落度下降，凝固时间增加，砼的整体抗压性能降低，配比是不能 随便配的 不同配合比中的坍落度 不同配合比他们的坍落度各是多少啊/(比如砂浆的是多少，普通的是多 少等 )。 混凝土是用坍落度表示，一般混凝土坍落度是根据施工现场条件配制的 . .
大掺量粉煤灰混凝土的研究进展
大掺量粉煤灰混凝土的研究进展 吴坤 1 前言 混凝土是当代世界上最重要的建筑材料之一,被广泛应用于房屋建筑、交通运输、水利设施等基础工程中,甚至海洋开发、航天工业等特殊工程中也有它的足迹,为人类文明与建设做出了巨大的贡献。 水泥作为混凝土的重要组分,在生产过程中会产生大量废气,每生产一吨水泥熟料则会同时排放一吨CＯ 气体,造成环境污染、温室效应等不利影响。再加 2 上,我国对水泥需求量逐年增加,当今世界发达的工业而产生的大量工业废渣，给环境造成极大的负担。因此,水泥的大量生产造成资源、能源与环境问题十分突出。考虑全球的可持续发展,迫切需要在混凝土中以辅助胶凝材料大比例替代水泥,其中以热电厂副产品粉煤灰是世界各国使用最多的一种首选辅助掺合材料。 目前,全世界粉煤灰年产量约为500亿吨。在我国粉煤灰是排放量最大的燃煤副产品之一,也是利用程度和利用水平最高的工业废渣之一，利用量排在世界各国前列,已广泛作为生产水泥基材料、烧结砖以及其它新型建筑材料制品的主要原材料。在所有粉煤灰应用中，它用在混凝土中不仅用量大，而且应用水平也比较高。在美国2０04年利用的粉煤灰中有5９%用在水泥及混凝土工程中,英国200３年利用的粉煤灰中71％用在水泥及混凝土工程中。 具有胶凝性质的粉煤灰作为矿物外加剂代替部分水泥配制高性能混凝土,在我国还有很大的发展空间和潜力。大力推广粉煤灰混凝土甚至大掺量粉煤灰混凝土,大幅度降低水泥熟料用量,有巨大的经济效应和社会效应及环境保护。 粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：1 ）填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2／３左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠)，因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。2）对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混
C40掺粉煤灰混凝土配合比设计(1)
C40掺粉煤灰混凝土配合比设计 组员：熊景飞赵廷江贺亚光
主要内容 .1.设计依据 (3) .2.设计步骤 (3) .3.拌合物性能指标 (5) .4.结束语 (5)
设计依据 在充分考虑强度、工作性、耐久性、经济性和国家推出的“低碳减排”政策，我们最终选取超量取代法掺25%的粉煤灰和FDN 高效减水剂的配合比设计方案。 设计依据：《普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000）》 《粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ146-90)》 《混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476）》 《普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）》 《混凝土塌落度的试验方法（JIS A1101-2005）》 《普通混凝土用砂石质量标准及检验方法（JGJ52-92）》 设计步骤 （1）基准配合比设计 备注：式中水泥强度等级值的富余系数按1.13计算 根据《普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2000） 》，选取单位用水量为M W0 =215kg. 掺入外加剂为聚羧酸，减水率为28-30%；推荐参量为0.8～1.2%，含固量为22%。 减水按29%计算，掺入减水剂后用水量：215×（1-0.29）=152.7kg 水泥基准用量： =30% 砂石用量： 在不使用引起型外加剂时α可取1. 解得： 减水剂用量： 原材料 水泥 砂 卵石 水 减水剂 水灰比 单位用量kg/m3 381.8 558.3 1302.7 152.7 3.82 0.4 MPa f f k cu cu 9.49645.1,0,=+=σ40 .0,=+=ce b a o cu ce a f f f C W ααα3 '0/8.381/m kg C W m m w c =={ 00 0000001001 01.0?+==++++g s s s s s g g w w c c m m m m m m m βαρρρρkg m kg m g s 7.1302,3.55800==3 /82.3%18.381m kg m bs ≈?=s β
如何设计混凝土配合比中的矿粉和粉煤灰掺量
1)混凝土拌和料和易性得到改善掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失。(2)混凝土的温升降低掺加粉煤灰后可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。(3)混凝土的耐久性提高由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等.同时由于粉煤灰比表面积巨大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量。游离碱数量的减少可以抑制或减少碱集料反应。通常3既的粉煤灰掺量即可避免碱集料反应。(4)变形减小粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土。粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性千裂与普通混凝土基本一致或略低，但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩。 (5)耐磨性提高粉煤灰的强度和硬度较高，因而粉煤灰混凝土的耐磨性优于普通混凝土。但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。(6)成本降低掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%～15%，因而可降低混凝土的成本。 两者的允许掺量不同：粉煤灰在水泥中的允许掺加量为20－40%，但在混凝土中最大掺量一般不超过35%；磨细矿粉在水泥或混凝土中的掺加量则可达20－70%。一些欧洲国家甚至允许掺到85%。 两者在混凝土中的掺加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标；磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其强度仍然可以满足设计要求。 1、“单掺”矿粉时，可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量： (a)对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构，掺量一般为20-30%； (b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构，掺量一般为30-50%； (c)对于大体积混凝土或有严格温升**的混凝土结构，掺量一般为50-65%； (d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构（如海工防腐蚀结构、污水处理设施等），掺量可达50-70%。 2、采用“双掺”粉煤灰和矿粉时，由于受粉煤灰掺量和质量波动的影响很大，只能根据上述基本原则，通过具体试验确定各组份正确的掺加量。
混凝土强度和用水量的关系_3458
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大掺量粉煤灰高性能混凝土的应用分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9416773734.html, 大掺量粉煤灰高性能混凝土的应用分析 作者：陈华 来源：《商品与质量·消费视点》2013年第08期 摘要：大掺量粉煤灰混凝土指的是在混凝土中掺入粉煤灰，以此来代替部分水泥，从而 可以在一定程度上降低工程的造价。除此之外，相比传统的混凝土，在性能上有了一定的改善和提高。大掺量粉煤灰混凝土适应了现代社会的发展，具有环保性、耐久性、经济性、高性能等优点。本文主要介绍了大掺量粉煤灰高性能混凝土的应用历史、现状和发展趋势，并且详细探讨了大掺量粉煤灰高性能混凝土的特性，最后介绍了其社会经济效益、应用情况和存在的问题[1]。 关键词：大掺量粉煤灰；高性能混凝土；应用分析 一、引言 随着社会的发展，现代混凝土的相关技术也有所发展，相比于传统的水泥、集料、水和外加剂等混凝土的掺合料，粉煤灰作为混凝土的掺合料，具有很多明显的优势。粉煤灰高性能混凝土是在混凝土中掺入粉煤灰，代替了部分水泥，降低了工程造价，并且具有耐久性。随着能源工业的不断发展，对粉煤灰的需求也不断增加，因此粉煤灰的产量逐渐增大。通过其在工业上的应用，明显地可以看出粉煤灰高性能混凝土比普通混凝土更加经济，并且耐久性好、品质高，基于此，大掺量粉煤灰高性能混凝土在现代工业中应用越来越广泛。 我国的粉煤灰混凝土技术最早是在五十年代开始发展起来，在1954年国家财经委制定了关于建设工程中水泥的一些规定，其中确定了将粉煤灰掺入水泥熟料中生产水泥，掺量在百分之十五到百分之二十之间。之后粉煤灰混凝土在工程中的应用实践越来越广泛。近些年来，国家对于建筑工程中粉煤灰混凝土的应用先后制定了更多的国家标准和规定，比如《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005、《粉煤灰混凝土应用技术规程》GBJ146-90、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86等[2]。我国粉煤灰混凝土的研究应用的主要特点 是起步较早，但是开发较晚，不过从总体上看，具有比较迅速的发展趋势，发展前景十分广阔。 二、粉煤灰高性能混凝土的特性 大掺量粉煤灰高性能混凝土与传统的混凝土相比，具有十分明显的性能优势，在工作性、耐久性以及力学性能上都表现出了一定的优势。在建筑工程中的实践表明，大掺量粉煤灰高性能混凝土在和易性、流动性和泵送性、泌水性上都提高了混凝土的性能，并且降低了混凝土的水化热。下面针对大掺量粉煤灰高性能混凝土的这些特性进行简单的介绍。 1.提高了混凝土的和易性
C25泵送混凝土配合比计算书(掺粉煤灰)
C25水下掺粉煤灰混凝土配合比计算书 一、配合比设计依据 1、《安徽省巢湖市北外环路工程施工招标文件》 2、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000） 3、《公路桥涵施工技术规范》 4、《现代混凝土配合比设计手册》 二、设计要求 1、设计砼强度等级：25Mpa； 2、设计砼坍落度要求：18-22cm 三、拟使用工程项目和部位 桥梁桩基 四、运输工具：砼罐车 五、浇筑方法：采用导管法，无振捣施工，导管直径为250mm 六、原材料技术要求 1、碎石产地：巢湖含山石料厂，粒径：4.75-26.5mm连续级配； 2、砂产地：巢湖东坝口砂站； 3、水泥厂家：铁鹏水泥厂，品种标号：铁鹏水泥P .042.5级； 4、水：符合饮用水标准。 七、配合比设计过程：： (一) 初步确定混凝土各组成材料用量： 1、C25水下砼基准配合比： 水泥:水:砂:碎石:外加剂 =390：195：762：1053：3.510 2、按所取的粉煤灰取代水泥百分率=20%，计算每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量C： C=C0 *(1-βc)=390×（1-20%）=312(kg/m3) 8、选取超量系数δc=1.2，计算每立方砼的粉煤灰掺量F：
F=1.2×（390-312）=93.6(kg/m3) 9、粉煤灰超出的体积，扣除同体积细集料用量 S=762-（390×20%×1.2-390×20%）/2.2×2.6=744(kg/m3) 10、确定外加剂用量（减水剂JM-Ⅵ型） 减水剂用量：1.0%×C=1.0%×(312+93.6) =4.056(kg/m3) 11、确定初步试验配合比： 水泥:水:砂:碎石:粉煤灰:外加剂 =312:195:744:1053:93.6:4.056（kg/m3）（二）试拌，调整： 1、经过试拌，坍落度不满足要求，调浆5.7%，βs=43% C=312（1+5.7%）=330(kg/m3) W=（330+93.6）/0.48=203(kg/m3) S=(2424-330-93.6-203)×43%=773 G=1024 测得坍落度T=195mm，满足设计要求；实测湿表观密度P=2435kg/m3，无需调整。 2、根据基准配合比，保持用水量不变，调整水灰得出两个辅助配合比分 别为： （1）w/c =0.53 水泥:水:砂:碎石:粉煤灰:外加剂 =289:203:791:1048:93.6:3.826（kg/m3）T=205mm；实测湿表观密度P=2430kg/m3，无需调整。 （2）w/c =0.43 水泥:水:砂:碎石:粉煤灰:外加剂 =378:203:752:997:93.6:4.716（kg/m3）T=190mm；实测湿表观密度P=2442kg/m3，无需调整。
混凝土强度等级
混凝土强度等级 编辑 混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/mm^2; 或MPa计）表示。 目录 1简介 2影响因素 1简介 混凝土的抗压强度是通过试验得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为100mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照《普通混凝土力学性能试验方法标注》GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护（温度20±2℃、相对湿度在95%以上）条 件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa计），fcuk表示。 依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级. 按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。例如，强度等级为C30的混凝土是指30MPa≤fcuk<35MPa
影响混凝土强度等级的因素主要有水泥等级和水灰比、集料、龄期、养护温度和湿度等有关。 2影响因素 混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。一般来说，水灰比与混凝土强度成反比，水灰比不变时，用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。 所以说，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。 粗骨料对混凝土强度也有一定影响，所以，工程开工时，首先由技术负责人现场确定粗骨料，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。 因此我们一般对混凝土的粗骨料粒径控制与不同的工程部位相适应；细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响，施工中，严格控制砂的含泥量在3%以内，因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。 由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂石含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把实验配比与施工配比混为一谈。 同时，混凝土质量又与外加剂的种类、掺入量、掺入方式有密切的关系，它也是影响混凝土强度的重要因素之一。混凝土强度只有在温度、湿度适合条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予以养护。气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。夏季要防暴晒，充分利用早、晚气温高低的时间浇筑混凝土；尽量缩短运输和浇筑时间，防止暴晒，并增大拌合物出罐时的塌落度；养护时不宜间断浇水，因为混凝土表面在干燥时温度升高，在浇水时冷却，这种冷热交替作用会使混凝土强度和抗裂性降低。冬季要保温防冻害，现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。 一般土建工程如何划分类别 1、一般土建工程如何划分类别（一类、二类、三类、四类、五类）。就是怎么划分类别的。 2、12345类建筑综合费率是多少？ (一) 一类建筑工程应符合下列条件：
大掺量粉煤灰在混凝土中的应用
大掺量粉煤灰在混凝土中的应用 一、大掺量粉煤灰混凝土定义： 将粉煤灰看着一个独立组分，而不是水泥的替代品，以工程设计与施工及环境的要求为基准，而不是以不掺粉煤灰的混凝土为基准，进行混凝土设计、生产、浇筑和养护。 二、粉煤灰在混凝土中的适用环境和作用 1、水胶比：当采用适合的材料与良好的*作，以水泥用量为300-350kg/m3,水灰比0.45-0.55范围，可以制备出28天抗压强度为35-40MP（即目前最常用的C30级），在大多数环境条件下呈现足够低的渗透性和良好耐久性的混凝土。如果胶凝材料再少、W/C再大，则会出现孔隙率大、抗渗性不良等问题。 2、温度：掺有大量粉煤灰的混凝土，不仅温度收缩因温升降低可以明显减小，而且由于粉煤灰的初期水化缓慢，可以使低水胶比混凝土开始硬化时的实际水灰比增大，使水泥以及膨胀剂具有良好的水化环境。同时，与纯水泥混凝土一样，掺粉煤灰的混凝土由于水泥的水化随本体温度的升高而加快，因此强度发展也要加快，大掺量粉煤灰混凝土的强度发展在低水胶比的条件下，很快通过最初的缓慢凝结与硬化期，强度的发展迅速加快。试验表明：与实际结构物浇筑的硅酸盐水泥混凝土相比，掺30%粉煤灰后，不仅温升可以降低近10度，使温度收缩和开裂的危险减小，同时由于温升的作用，其抗压强度在3天前早已超过了硅酸盐水泥混凝土。 3、湿度：与普通水泥混凝土不同，掺粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的水灰比足够大，即混凝土体内有充足的水分供水泥与粉煤灰水化，所以对这种混凝土的养护，需要有别于普通混凝土：不要湿养护，尤其不要早期浇水或浸水，否则会使表层混凝土的水灰比增大，对强度和抗渗透、耐磨耗等性能带来十分不利的影响。大掺量粉煤灰混凝土需要在浇捣后及时覆盖，避免其因水化较缓慢，向外界蒸发水分的时间较长、蒸发量也大，造成表面疏松、强度和抗渗透性下降。 4、稠度：粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的外观十分粘稠，使其在运输和浇筑过程不易离析，对改善均匀性有明显好处。由于粉煤灰的滚珠效应，掺粉煤灰混凝土有较大的有效振捣半径，易于振捣密实。 通过以上分析得出：较低的水胶比、较高的温度，以及及时地覆盖而不是湿养护，是粉煤灰在混凝土中的适用环境。要获得这样的环境，必须采用大掺量粉煤灰混凝土。大掺量粉煤灰混凝土的抗裂性能优异无可怀疑，但现行规范的掺量限制不利于发挥粉煤灰的作用。 三、现行规范掺量的限制 一定范围里，是混凝土的水胶比，而不是粉煤灰的掺量决定使用效果。目前许多规范中规定的钢筋混凝土中粉煤灰掺量限制（例如25%以内），对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的粉煤灰范围。因为粉煤灰水化缓慢，生成物少，粉煤灰混凝土适宜的水胶比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比条件下掺10-20%粉煤灰，即使同时掺有高效减水剂，一般水胶比仍需维持在0.4以上。但是如果继续增大粉煤灰掺量，由于粉煤灰表观密度约只有水泥的2/3，拌合物浆体含量的增大就可以产生降低水胶比的作用。
粉煤灰对混凝土的影响
一、粉煤灰对混凝土的正面作用 (1)混凝土拌和料和易性得到改善 掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失。 (2)混凝土的温升降低 掺加粉煤灰后可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。 (3)混凝土的耐久性提高 由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等.同时由于粉煤灰比表面积巨大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量。游离碱数量的减少可以抑制或减少碱集料反应。通常3既的粉煤灰掺量即可避免碱集料反应。 (4)变形减小 粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土。粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性千裂与普通混凝土基本一致或略低，但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩。 (5)耐磨性提高 粉煤灰的强度和硬度较高，因而粉煤灰混凝土的耐磨性优于普通混凝土。但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。 (6)成本降低 掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%～15%，因而可降低混凝土的成本。 二、粉煤灰对混凝土的负面作用 (1)强度发展较慢、早期强度较低 由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料，故掺加粉煤灰后混凝土的早期强度低于普通混凝土，且粉煤灰掺量越高早期强度越低。但对于高强混凝土，掺加粉煤灰后混凝土的早期强度降低相对较小。粉煤灰混凝土的强度发展相对较慢，故为保证强度的正常发展，需将养护时间延长至14d以上。 (2)抗碳化性、抗冻性有所降低 粉煤灰的二次水化使得混凝土中氢氧化钙的数量降低，因而不利于混凝土的抗碳化性和钢筋的防锈。而粉煤灰的二次水化使混凝土的结构更加致密，又有利于保护钢筋。因此，粉煤灰混凝土的钢筋锈蚀性能并没有比普通混凝土差很多。许多研究结果也不完全一致，有的认为钢筋锈蚀加剧，有的则认为钢筋锈蚀减缓。无论什么结果，掺加粉煤灰时，如果同时使用减水剂则可有效地减缓掺加粉煤灰所带来的抗碳化性减弱，从而提高对钢筋的保护能力。