混凝土中粉煤灰最大掺量
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发布时间：2022-04-26 19:01
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时间：2023-10-22 11:37
粉煤灰是制作水泥的一种原材料，具有一定的活性。在水泥混凝土中掺一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，节约成本，又能增加和易性，减少泌水、离析现象，改善混凝土的性能。具有缓凝、减水，提高密实度和后期强度，降低水化热，抑制干裂、收缩，增强抗酸碱反应能力的作用。近年来已在国内外引起广泛的关注，并得到大量的推广应用。但是在混凝土中掺多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？到目前为止，还没有较完善的理论体系。 八十年代以来，我国已对粉煤灰混凝土做了一定的研究、应用，并制定了一些规范。如《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86，《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90等，对粉煤灰应用作了初步规定，制定了最大替代水泥量。见下表： 粉煤灰最大替代水泥量%JGJ28-86N0-01 水泥品种 砼强度等级普通水泥矿渣水泥粉煤灰级别 ≤C1515～2510～20Ⅲ级 C2010～1510Ⅰ～Ⅱ级 C25～C3015～2010～15Ⅰ～Ⅱ级 预应力砼≤15＜10Ⅰ级 粉煤灰最大替代水泥限量%GBJ146-90N0-02 水泥品种 砼类别硅酸盐 水泥普通 水泥矿渣 水泥火山灰水泥 预应力砼251510 钢筋砼、高强砼、耐冻砼、蒸养砼30252015 中、低强度砼、泵送砼、大体积砼、地下砼、 水下砼50403020 碾压砼65554535 粉煤灰超量系数GBJ146-90N0-03 粉煤灰级别Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级 超量系数1.1～1.41.3～1.71.5～2.0 在国标GBJ146-90中规定各级粉煤灰适用范围如下： 1、Ⅰ级粉煤灰适用于跨度小于6米的预应力混凝土好钢筋混凝土。 2、Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。 3、Ⅲ级粉煤灰适用于无筋混凝土。 4、C30及其C30以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，对于预应力混凝土、钢筋混凝土，设计强度等级在C30及其C30以上的无筋混凝土所有粉煤灰，经试验论证，可采用上述规定低一级的粉煤灰。 国外的粉煤灰掺量，主要有70～120kg/m3，50～150kg/m3。欧、美等西方发达国家早已涉入这一领域的研究，我国起步较晚，有关研究不多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分来确定粉煤灰掺量。在南浦大桥、上钢、上海宝电等工程中大量采用，并积累了不少经验。我们经过大量试验、应用，发现粉煤灰的掺量与混凝土所用的原材料、设计强度等级、塌落度、浇筑气温等都有一定的关系。掺量在50～～130kg/m3范围对混凝土的凝结时间影响不大，早期强度降低有限。但混凝土的性能却能得到较大幅度的改善。在实际应用中，切入原材料理念，选用固定掺量法较易掌握，即预先确定粉煤灰的每m3用量的方法，欧、美国家大多采用固定掺量法。现将我们试验应用的结果总结出以下几个特点： 1、最佳掺量与塌落度的关系 在同强度等级条件下，随着塌落度增加，为了确保和易性、工作度，细集料和粉集料比例则应相应增大。我们发现最佳掺量与塌落度之间存在一定的比例关系，以C20砼为例，两者趋于线性关系，见下图： 粉煤灰N0-04 最佳130 掺量 kg/m340 20180200塌落度㎜ 在C20设计强度等级混凝土，塌落度为40㎜，相同原材料，标准养护条件下，粉煤灰掺量分别取40、60、80、100kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表： C20中塌落度为40㎜时粉煤灰不同掺量 混凝土各龄期强度对比表MpaN0-04 龄期 掺量7d28d45d90d 018.826.929.432.7 4018.326.230.334.1 6017.926.632.036.7 8017.125.731.835.9 10016.624.930.935.0 从上表可以看出，粉煤灰掺量在60kg/m3混凝土强度最高，R28接近基准配合比强度，但R45却为基准混凝土强度的108.8%，那么它的最佳掺量可选取60kg/m3。 同样是C20砼，在塌落度为160㎜时，粉煤灰掺量分别取100、120、140kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表： C20在塌落度为160㎜时粉煤灰不同掺量 混凝土各龄期强度对比表MpaN0-06 龄期 掺量7d28d45d90d 019.227.830.633.2 10018.327.032.536.8 12017.627.334.038.2 14016.425.932.035.9 由上表可发现，掺量在120kg/m3时，混凝土强度最理想，R45可达基准配合比强度的11.1%，但R90可达115.1%，那么它的最佳掺量可选取120kg/m3。我们对其它塌落度的C20混凝土试验证实也存在类似结果。通过对C20混凝土试验数据整理，得出简化经验式为： F？=+40kg/m3 式中：F？----粉煤灰的最佳掺量（包括替代水泥量与超量之 和），kg/m3 T----混凝土的塌落度㎜ 2、最佳掺量与混凝土强度等级的关系 在C10、C15低标号混凝土中，由于水泥用量较低、孔隙率大、和易性差，这时应当增加粉煤灰掺量，对混凝土中的粉集料进行补偿。经试验发现C15混凝土掺量100kg/m3，C10混凝土固定掺量在130kg/m3比较合理，能充分补充混凝土中的粉集料含量，使低标号混凝土表面也能光洁，有较好的外观质量。在C20及其以上，其最佳掺量随着混凝土设计强度等级的最大而增加。试验发现两者之间存在一定的比例关系，整理试验结果绘制如下图所示： 粉N0-07 煤灰最佳掺量 kg/m3砼强度等级Mpa 从图中可以看出，粉煤灰的最佳掺量与强度等级存在着比例关系，并随着塌落度的变化二变化。我们将前经验式修正为： F？=2Q+kg/m3 式中：F？、T----同前 Q----混凝土设计强度等级Mpa 以C25混凝土为例，塌落度为60㎜，在相同原材料，标养条件下，粉煤灰材料分别取60、80、100、120kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表： C25在塌落度为60㎜时粉煤灰不同掺量 混凝土各龄期强度对比表MpaN0-08 龄期 掺量7d28d45d90d 022.031.935.839.3 6021.631.136.940.9 8021.131.438.544.2 10020.729.337.842.6 12019.628.937.141.8 从表可以发现，C25在塌落度为60㎜的混凝土，粉煤灰掺量在80kg/m3时，其强度较为理想。即80kg/m3就是它的最佳掺量，与上面推定的经验式相吻合。 3、最佳掺量与浇筑气温的关系 众所周知，试验室所进行的试验是在标养条件下养护的，而实际施工中，环境气温变化很大，对混凝土强度影响也较大。在炎热的夏季，随着气温的升高，混凝土特别是大体积混凝土越易受干缩、干裂危害。由于气温高时，早期强度增长较快，可以不考虑掺粉煤灰后混凝土早期强度低的特点，适当增加掺量，以多替代一些水泥，减少水化热。从而减少因水化热过大所造成的危害。而且掺量越大，其缓凝效果也会越明显，对夏季施工较有利。 在低气温条件下，砼强度增长放慢，受干缩、干裂的危害较小，这时应当减少粉煤灰掺量。特别是冬期施工期间，为确保混凝土在受冻前超过临界抗冻强度，要求早期强度要高。这时，粉煤灰就应少掺或不掺。如果掺早强剂、早强型复合抗冻剂，或采用暖棚法、蒸汽养*施工时，粉煤灰的掺量应用试验进行确定。 4、最佳掺量与原材料的关系 混凝土所用原材料不同，对粉煤灰掺量的影响也很大。在JGJ28-86、GBJ146-90中，对采用不同品种水泥，规定的最大替代量也是不同的。我们发现在使用粗砂时，混凝土外观质量较次，粉煤灰的掺量就应适当调大。粗砂中的细颗粒偏少，增加掺量可以给予补偿，降低混凝土的孔隙率。细砂中的细颗粒含量偏高，宜相应减少粉煤灰的掺量。也可以根据碎石、砂的实测空隙率，对粉煤灰的掺量进行适当调整。 经过大量试验及应用，我们总结出掺粉煤灰混凝土配合比设计按以下步骤进行： 1、根据设计规范要求，设计出不掺粉煤灰的基准配合比。 2、根据混凝土强度等级，原材料情况、气温条件，确定粉煤灰的最佳掺量。 1）先根据混凝土强度等级，初步确定最佳掺量，方法见下表： N0-09 砼强度等级粉煤灰最佳掺量F？（≤130kg/m3） C10130 C15100 ≥C20F？=2Q++а+β 式中： F？、Q、T----同前 а----浇筑气温修正值kg/m3 β----砂的修正值kg/m3 2）测定浇筑时的大气温度（当采用室内浇筑时，以室内气温为准），
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时间：2023-10-22 11:37
原来在2005年之前是不能超过10%的比例，现在最多可以达到50%。
