摘要：粉煤灰作为工业副产品，它的综合处理和利用，不但减少对环境的污染，还有利于环保，满足可持续发展需要的绿色混凝土。本文从有效利用粉煤灰的角度出发，研究了粉煤灰加气混凝土。试验测试了含气量为5.5%的粉煤灰加气混凝土4d、7d、14d、21d、28d、60d、90d、180d 等各龄期的抗压强度和劈裂抗拉强度，研究了粉煤灰加气混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度随龄期增长的变化规律，总结了混凝土早期强度的发展规律，试验结果，加气粉煤灰混凝土28d 的劈裂抗拉强度和抗压强度分别是180d 的76.73%和80.79%。因此，采用28d 的强度来分析运行期的结构有较大的强度储备，偏于保守。
关键词：引气剂；粉煤灰；混凝土强度
1．引言
粉煤灰作为一种人工火山灰质材料，是热电厂的工业副产品，可以作为优良的活性掺合料用作为混凝土拌和中的胶凝材料，从而部分取代水泥。粉煤灰混凝土是一种节约资源和能源、有利于环保、满足可持续发展需要的绿色混凝土[1]，[4]。随着我国电力事业的发展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，以至造成了严重的环境污染。为了适应建筑经济向环保、节能及高效的方向发展需要，搞好粉煤灰的综合利用，对减少工业废渣对环境的污染，化害为利、变废为宝及节约能源和自然资源等，都具有深远的意义[2]。
我国北方地区的道路、桥梁及水工混凝土建筑物结构，经常遭受冻融作用，而冻融破坏是这些结构的主要病害之一[3]。为了提高混凝土结构抵抗冻融循环的破坏作用，工程中结合混凝土冻融破坏的机理，在混凝土中加入外加剂，使得混凝土内部引入均匀分布的小气泡，从而提高混凝土的抗冻耐久性[5]。现行的规范对混凝土的验收标准主要是建立在标准试块28d 抗压强度之上，但是对于分析混凝土结构的施工期和运行期可靠性而言，研究混凝土的早期和长期强度发展规律具有较强的工程实际意义[6]。
2．试验设计
2.1 试验原材料
本试验用水泥采用阜新鹰山水泥厂生产的鹰山牌42.5 号普通硅酸盐水泥。水泥的基本性质见表1。粉煤灰采用阜新鑫源粉煤灰建筑材料有限责任公司生产的Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰的基本性质见表2。外加剂为松香皂类高效引气剂。试验所用细骨料均为天然中砂，粗骨料为碎石，最大粒径为20mm。
2.2 混凝土配合比及试件
表3 为混凝土每立方米的配合比，粉煤灰取代水泥30%，掺加0.2%的高效引气剂，混凝土中的含气量5.5%，不掺加引气剂的该配比混凝土的含气量为1.9%。
本次试验所采用的试件为100 100 × ×100mm 的立方体试件，试件在混凝土标准养护室内进行养护。每个龄期抗压和劈拉试验试件分别取多块，剔出离散性很大的数据，并根据试验情况增加每组的试块数量，保证每组试验得到3 个有效数据。
2.3 试验设备和试验过程
本文试验采用气压式含气量测定仪进行混凝土的含气量的测定。抗压强度和劈裂抗拉强度试验在600kN 万能试验机上进行，根据试验情况调整试验机的量程和精度。劈裂抗拉试验垫条采用直径为100mm 的钢制弧形垫条，在试件和垫条之间垫以厚3mm 的三合板垫层，试验时三合板垫层不重复使用。
3. 试验结果及分析
3.1 试验结果
表4 分别列出了加气粉煤灰混凝土各龄期的抗压强度、劈裂抗拉强度。可以看出随着混凝土龄期的增长，混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度均增长，并且随着龄期的增长，各组试验各项指标值的离散性逐渐下降，到28d 以后的离散性很小，试验值均接近均值。21d 以后，混凝土的各项指标增长较为迅速，到90d 增长速度趋缓，但仍稳定增长。
3.2 试验结果分析
3.2.1 加气粉煤灰混凝土的抗压强度
从表4 的试验结果可以看出，随着龄期的增长，混凝土的抗压强度单调增长，并且混凝土的抗压强度在早期强度较低，4d 和7d 强度只分别达到28d 强度的59.3%和74%；并且混凝土的抗压强度在90d 龄期以后仍然稳定增长，28d 的抗压强度只相当于180d 抗压强度的80.79%。因此，工程中粉煤灰混凝土结构分析时采用28d 龄期的强度，在结构运行期有较大的强度富余，偏于保守。
3.3.2 加气粉煤灰混凝土的劈裂抗拉强度
从表4 的试验结果可以看出，随着龄期的增长，混凝土的劈裂抗拉强度单调增长。比较后可以看出，加气粉煤灰混凝土的初期劈裂抗拉强度增长较抗压强度要快，在龄期为4d 和7d 混凝土的劈裂抗拉强度分别到28d 的77.069%和84.33%。并且28d 后，劈裂抗拉强度仍然获得了较大增长，28d 劈裂抗拉强度仅为180d 的76.73%，从这个意义上讲，加气粉煤灰混凝土达到稳定的劈裂抗拉强度较抗压强度需要更长的时间，并且在分析运行期的加气粉煤灰混凝土结构时用到28d 劈裂抗拉强度是偏于保守的。
4．结论
本文测试了加气粉煤灰混凝土从4d 到180d 的各个龄期的抗压强度和劈裂抗拉强度，所测的混凝土各项指标随龄期单调增长，并且混凝土强度的离散性逐渐减小。分析了加气粉煤灰混凝土早龄期抗压强度的发展规律，为工程中使用加气粉煤灰混凝土结构作结构分析提供参考。加气粉煤灰混凝土28d 的劈裂抗拉强度和抗压强度分别是180d 的76.73%和80.79%，因此，采用28d 的强度来分析运行期的结构有较大的强度储备，偏于保守。
参考文献
[1] 吴中伟. 绿色高性能混凝土与科技创新[J]. 建筑材料学报，1998.3 VOL.1（1）
[2] 周明耀，杨鼎久，高定. 大掺量等外粉煤灰混凝土的抗渗性能研究. 水利水电技术, 第33 卷2002 年第7期.
[3] 李金玉，曹建国等. 混凝土冻融破坏机理的研究[J]. 水利学报，1999，1：41-49
[4] 焦继宏, 张秀文. 粉煤灰水泥强度与掺灰量的关系. 粉煤灰综合利用, 1998 年第2 期.
[5] 邵洪江, 孙风金,丁铸. 粉煤灰泡沫混凝土研究. 山东建材, 1999 年第2 期
[6] 孟志良, 王淑红等. 大掺量粉煤灰混凝土早期及28 天强度的初步研究. 河北农业大学学报，2000 年1 月
