粉煤灰掺量对混凝土抗折强度的影响

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　　摘要：混凝土公路路面滑模摊铺施工对水泥混凝土的路用性能有特殊的要求，混合料既要具有良好的工作性能，又要提高抗折强度。掺入粉煤灰，是提高水泥混凝土性能的有效技术手段，在这里我们对粉煤灰掺量做研究，以便做到即能满足施工要求又可以取得较好的工程实用效果。
　　关键词：混凝土路面；粉煤灰掺量；抗折强度
　　
　　1、工程概况
　　薛城区东外环路规划为城市主干道，北起长江路南至郯薛路，全长2612.553m，规划道路红线42m，两块板式，其中中央分隔带4米，机动车道两侧12m。路面的结构形式，路基，压实系数≥0.95+18cm 厚二灰碎石（8:17:75），压实系数≥0.97+50厚粗砂垫层+250厚C25混凝土。考虑到混凝土的耐久性,设计要求在混凝土中加入一定掺量的粉煤灰，以增加砼的抗折强度。
　　2、混凝土配合比设计
　　2.1原材料的选取
　　1.水泥：山东泉兴水泥有限公司生产的P.O42.5水泥。
　　2.细集料：天然河砂（中砂）。
　　3.粗集料为：碎石，9.5-31.5mm：4.75-9.5mm=9：1掺配。
　　4.外加剂为： JM-3C引气缓凝高效减水剂。
　　5.外掺料：十里泉电厂Ⅱ级粉煤灰。
　　2.2抗折混凝土配合比的计算：
　　粉煤灰水泥混凝土的配合比设计根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》进行设计计算，粉煤灰按6%取代水泥，超量系数取1.7，由此增加的粉煤灰体积减去同体积的砂，初步确定以下配合比：
　　
　　
　　
　　表一试配粉煤灰掺量20%不同水灰比的配合比及试验结果：
　　3、混凝土抗折强度的分析
　　粉煤灰可以填充混凝土中的微小气孔，添加粉煤灰可以增加混凝土的塌落度提高强度，在保持强度不变的情况下减少水泥用量；对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分，对改善混凝土的各项性能有显著作用，下面以试验数据来确定一个合理的粉煤灰掺量，以提高混凝土的抗折强度。
　　六种粉煤灰惨量分别为20%,22%,24%,26%,28%,30%,并且每个粉煤灰掺量都做了三个不同水灰比的配比。依据JTJ/T037.1-2000《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》规定最大粉煤灰惨量根据水泥中已有混凝土外加的混合料总量不易大于30%，Ⅰ型硅酸盐（纯熟料）水泥，可加入最大惨量为水泥用量30%的粉煤灰。道路水泥最大惨量可为20%~30%，故粉煤灰的最大掺量选择为30%。
　　不同粉煤灰掺量的水泥混凝土的抗折强度汇总见下表2
　　
　　
　　
　　根据表二不同粉煤灰掺量的抗折水泥混凝土的强度汇总表，我们以水灰比0.38的不同粉煤灰掺量为例,粉煤灰的掺量增加能提高抗折强度，但当粉煤灰掺量超过24%时抗折强度会有明显的下降趋势。当粉煤灰掺量为30%时7d的抗折平均强度只有4.79Mpa.粉煤灰掺量为24% 7d的抗折平均强度的81%。我们可以看到滑模摊铺水泥混凝土中使用粉煤灰，能提高抗折强度, 但当粉煤灰掺量过多时强度反而会下降；从表中28天的强度可以看出后期混凝土的抗折强度提高也很大。
　　由此我们还能发现在水泥混凝土中掺加粉煤灰，能提高抗折强度，尤其是使后期强度大幅度提高。但当粉煤灰掺量超过24%时抗折强度会有明显的下降趋势。考虑到在水泥混凝土中掺加适量粉煤灰既能满足施工要求，又可以取得较好的社会经济效益，我们选用了掺量24%水灰比为0.40的水泥混凝土配合比作为施工配合比。
　　4、结束语
　　在砼中掺入适量的粉煤灰后，改善了砼的工作性能，降低了泌水率和水泥水化速度，使之更适合滑模摊铺施工，提高了路面的抗折强度和抗磨性，保证了公路工程质量，取得了可观的社会效益和经济效益。虽然存在干缩性大、早期强度低等缺陷，但通过合理的技术措施和加强施工管理，这些问题完全可以解决，并不妨碍粉煤灰的使用，在水泥混凝土中掺加适量粉煤灰的方法，值得在混凝土路面工程中推广。
　　
　　注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开

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