外掺剂对混凝土力学性能影响分析
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摘 要：混凝土力学性能主要包括抗压、抗弯拉和轴心抗压几个强度方面，会对后续混凝土结构的稳定性、安全性等产生直接影响，对其影响因素进行探讨显得尤为关键。文章立足于混凝土力学性能影响视角，对外掺剂的应用情况进行了深入分析。
关键词：混凝土;外掺剂;力学性能;影响
中图分类号：TU528.042 文献标志码：A 文章编号：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
随着混凝土技术的迅猛发展，外掺剂在混凝土施工中的应用显得尤为重要。特别是随着各种各样高性能混凝土的诞生、推广和应用，外加剂在混凝土中的应用重要性越发显著，会对混凝土的力学性能产生重大影响。为了更好地了解外掺剂对混凝土性能的影响机理，有必要通过实验加以验证分析。
1 试验概况
1.1 试验材料
在本次试验中，混凝土配置所用的试验原材料及成分如下：
水泥：采用普通硅酸盐水泥P·O42.5R，密度、比表面积与比重分别为1440kg/m3、359m2/kg、3.15g/cm3。
粉煤灰：使用某地区工业生产厂所产生的C类粉煤灰。
稻壳灰：在8000～9000℃下燃烧稻壳所得的灰烬，其中稻壳灰的平均粒径达到了654nm，二氧化硅含量的占比达到了94.51%。
废弃玻璃：利用废玻璃在球磨机作用下进行研磨处理，所得的玻璃粒径达到2857nm。
钢纤维：长度与直径分别达到35～45mm和0.30～0.80mm，拉伸强度达到了600MPa。
1.2 试验方案
在本次研究中，主要设定了4个试验组，编号分别为①、②、③、④。其中组①是对照组，其中直接按照常规混凝土配置方式，不添加额外的外掺剂;组②是在组①的基础上，采用比例为15%的稻壳灰取代部分水泥，并加入39%的粉煤灰;组③是在组①的基础上，利用10%的稻壳灰替代部分水泥，并用10%的玻璃粉替代部分细骨料，同样在其中加入39%的粉煤灰;组④则是在组①的基础上，利用10%的稻壳灰替代部分水泥，用10%的废玻璃替代部分细骨料，并在其中加入39%的硅灰以及3%的钢纤维胶凝材料。
在本次对混凝土力学性能进行研究的试验中，主要侧重抗压强度和抗拉强度，相应的混凝土试验试件的尺寸均为标准尺寸（150mm×150mm×150mm）。每个试验组准备9个试验试件，并划分成3个小组分别在养护天数达到7d、14d和28d的状态下对其力学性能进行试验检测。其中抗压强度采用万能试验机，抗拉强度则采用劈裂抗拉夹具等配套的实验设备进行测定。
2 试验结果
2.1 混凝土的塑化性能
坍落度是评价所配置混凝土和易性的一个重要指标，也是对混凝土塑化性能进行反映，其中混凝土的原材料与外掺剂都会影响其坍落度。在本次试验研究中，采用了坍落度试验来测定外掺剂对相应混凝土力学性能的实际影响情况，具体就是分别探讨了钢纤维、稻壳灰、废玻璃与粉煤灰几种外掺剂影响所配置混凝土工作性能的实际情况。虽然有关研究表明混凝土中加入稻壳灰会在一定程度上降低所配置混凝土的坍落度，但是组②所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻壳灰，这使得其和易性比对照组①提高了50%，这可能是由于掺加入的粉煤灰本身颗粒比较圆滑，并且颗粒粒径小于水泥颗粒，可以均匀地在水泥中分布，所以对其所配置混凝土的和易性产生了改善的作用。而根据预期分析，可知混凝土中如果掺加废玻璃，也可以对所配置混凝土的和易性产生改善作用，但是通过对比组③和对照组①发现最终所配置混凝土的和易性降低了10%，出现这种结果的原因可能是由于废玻璃粒径比较大而影响了其配置混凝土的和易性。组④中的混凝土中按照某一比例同时掺入了钢纤维、稻壳灰、废玻璃与粉煤灰几种外掺剂，发现最终该组的坍落度较对照组①之间的变化不显著。
2.2 混凝土的抗压强度
四组混凝土配比制成的试验试件的养护时间分别达7d、14d和28d后，对试验试件的外观进行检测，测量它们的尺寸与重量。然后利用万能试验机对各个养护周期下四组混凝土试验试件进行加载，直至试验试件彻底失效，记录下此时施加的极限荷载值。四组对应的不同养护龄期下混凝土试验试件的抗压强度与对照组①之间对比的强度变化情况详见表1。
由表1可知，组②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻壳灰，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗压强度较对照组分别呈现为9.6%、22.8%和16.6%的提高幅度;组③是在组①的基础上，添加了稻壳灰和玻璃粉两种外掺剂，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗压强度较对照组分别呈现为75.2%、107.8%和116.6%的提高幅度。相较于组②，组③在其基础上增加的抗压强度有了65.6%、85.0%和100.0%的增幅，这可以表明本次实验研究中所用混凝土中通過添加废玻璃可以有效地提高所配置混凝土的抗压强度，这主要是因为稻壳灰与废玻璃粉两种外掺剂当中包含有比较多的非晶态化合物，它们的反应活性比较好，更容易促进所配置混凝土抗压强度的发展。组④则是在组①的基础上添加了稻壳灰、废玻璃和钢纤维等外掺剂，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗压强度较对照组分别呈现为37.2%、41.7%和58.9%的提高幅度。但是将组④和组③进行对比可知，组④所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗压强度出现了38.0%、66.1%和52.7%幅度的下降。通过对比组④和前面三组的试验结果，可知硅灰、稻壳灰等外掺剂可以在不同程度上促进混凝土抗压强度发展，但是稻壳灰的促进效果更加显著。 2.3 混凝土的抗拉强度
将四组混凝土配比制成的试验试件的养护时间分别达7d、14d和28d后，对试验试件的外观进行检测，测量它们的尺寸与重量。然后可以利用万能试验机对各个养护周期下四组混凝土试验试件进行加载，直至试验试件彻底失效，记录下此时施加的极限荷载值。四组对应的不同养护龄期下混凝土试验试件的抗拉强度与对照组①之间对比的强度变化情况详见表2。
由表2可知，组②中所配置混凝土中加入了粉煤灰和稻壳灰，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗拉强度较对照组分别呈现为6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度，所以可知粉煤灰、稻壳灰这两种外掺剂的加入提升了其抗拉强度。组③是在添加了稻壳灰和粉煤灰的基础上，又增加了玻璃粉外掺剂，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗拉强度较对照组分别呈现为6.0%、11.7%和22.1%的提高幅度。相较于组②，可知废玻璃粉的加入与否对混凝土抗拉强度影响不显著。组④则是在组①的基础上添加了稻壳灰、废玻璃和钢纤维等外掺剂，这使得其所配置的混凝土试验试件在7d、14d和28d养护龄期下的抗拉强度较对照组分别呈现为6.0%、14.6%和38.8%的提高幅度。但是将组④和组③进行对比可知，组④所配置的混凝土试验试件在7d和14d养护龄期下的抗拉强度变化比较少，但是在28d养护龄期下的抗拉强度却提高了19.5%，这主要是因为混凝土中添加的钢纤维呈现为乱向分布状态，有效地对混凝土内部可能出现的微裂缝进行了限制，降低了裂缝可能出现的概率。
3 结论
通过本次对比試验研究可知，硅灰、稻壳灰、废玻璃、粉煤灰等外掺剂可以在不同程度上促进混凝土抗压强度发展，同时也可以对其抗拉强度进行改善。其中粉煤灰的掺入有利于促进混凝土塑化性能发展，并且掺入的废玻璃、粉煤灰和稻壳灰如果比例合适，可以将14d和28d龄期的混凝土抗压强度提高一倍以上。
参考文献：
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