摘要: 通过多点多年试验设计方法, 分析了粉煤灰混凝土的强度特性, 可知水胶比、粉煤灰掺量、外加剂种类是影响粉煤灰混凝土强度的显著因素。不同的外加剂早期效果不同、适宜的粉煤灰掺量不同, 试验证明, É 型外加剂更适宜于高掺量粉煤灰混凝土。
关键词: 粉煤灰; 混凝土; 强度; 外加剂
中图分类号:U 414. 18 文献标识码:A 文章编号: 100623528 (2003) S220040203
由于等级粉煤灰具有良好的火山灰活性, 可以成为混凝土的独立组分, 进行混凝土的配合比设计。为了大力推广粉煤灰的应用, 有必要在满足工程要求的前提下, 提高粉煤灰在混凝土中的掺量, 充分利用资源, 变废为宝。混凝土的强度是混凝土的主要技术指标, 掌握粉煤灰混凝土强度特性将有利其推广应用。
1 原材料
试验研究所需的原材料检测结果均应符合规范要求。
2 试验设计及试验结果分析
2. 1 粉煤灰掺量、水胶比、外加剂三因素试验方案设计
粉煤灰混凝土的强度受粉煤灰掺量、水胶比及外加剂种类影响较大, 对粉煤灰混凝土进行三因素试验设计, 粉煤灰混凝土强度试验结果汇总列于表1。
2. 2 试验结果统计分析
对粉煤灰混凝土28 d抗压强度进行统计分析,分析结果见表2。
由表2 可知:
a) 水胶比对混凝土抗压强度是极显著因素, 在粉煤灰混凝土配合比设计中是至关重要的因素;
b) 粉煤灰掺量对混凝土抗压强度是显著因素,对各掺量粉煤灰混凝土抗压强度平均数间做进一步比较, 掺量为0 %、20 %、30 %、40 % 的粉煤灰混凝土强度间无显著差异, 但掺量为0 % , 20 % 的粉煤灰混凝土强度显著高于掺量为50 % , 60 % 的粉煤灰混凝土强度;
c) 外加剂品种是显著因素, 对其粉煤灰混凝土抗压强度平均数间做进一步比较, Ⅰ 型外加剂粉煤灰混凝土抗压强度显著高于Ⅱ型外加剂粉煤灰混凝土抗压强度;
d) 粉煤灰掺量×外加剂品种互作效应极显著,需分别计算每一粉煤灰掺量和外加剂品种的互作值(v ×y ) ij。通过分析可知, Ⅰ 型外加剂适应的粉煤灰掺量为30 %～ 60 %, Ⅱ型外加剂适宜的粉煤灰掺量为0 %～ 30 %。
3 Ⅰ型、Ⅱ型外加剂粉煤灰混凝土长龄期强度特性
通过对Ⅰ型、Ⅱ型外加剂粉煤灰混凝土的长龄期发展特性线性回归, 绘制出两种外加剂粉煤灰混凝土长龄期特性的对比曲线(见图1) , 分析粉煤灰混凝土长龄期特性有以下发展规律。
由图1 可知, 随着龄期的增长, Ⅰ 型、Ⅱ 型外加剂粉煤灰混凝土的抗压强度都随龄期增大, 且变化过程可分为3 个阶段。
a) 剧增区: 龄期小于28 d的两种粉煤灰混凝土,随着龄期的增长, 混凝土的抗压强度急剧增大;
b) 快增区: 对于Ⅰ 型外加剂粉煤灰混凝土龄期为28 d～ 60 d, 对于Ⅱ型外加剂粉煤灰混凝土龄期为28 d～ 90 d, 在此区内随着龄期的增长, 混凝土的抗压强度较快增大;
c) 慢增区: 对于Ⅰ 型外加剂粉煤灰混凝土龄期超过60 d, 对于Ⅱ 型外加剂粉煤灰混凝土龄期超过90 d, 在此区内随着龄期的增长, 混凝土抗压强度缓慢增大, 而且增大趋势已比较微弱。
所以, 为了充分利用其后期强度, 从强度单方面来考虑, 可以把大于或等于60 d的抗压强度值作为Ⅰ型外加剂粉煤灰混凝土抗压强度的设计标准值、把龄期大于等于90 d的粉煤灰混凝土抗压强度值作为Ⅱ型外加剂粉煤灰混凝土抗压强度的设计标准值。不同掺量、不同水胶比的粉煤灰混凝土抗压强度随龄期变化的曲线方程见表3。
4 结束语
a) 多点多年试验较正交试验设计对试验条件要求宽松, 数据的离散程度对分析结果影响较小, 是一种较好的试验设计方法;
b) 水胶比、粉煤灰掺量是影响粉煤灰混凝土强度的极显著因素和显著因素, 在配合比设计中是关键的设计参数;
c) 不同外加剂对粉煤灰混凝土的强度特性有不同的影响, Ⅰ 型外加剂具有激发粉煤灰活性的作用,适合于高掺量粉煤灰混凝土。Ⅱ 型外加剂只适宜于低掺量的粉煤灰混凝土, 所以选择外加剂是高掺量粉煤灰配合比设计成败的主要因素;
d)Ⅰ 型外加剂以大于等于60 d的强度作为设计强度, Ⅱ 型外加剂以大于等于90 d的强度作为设计强度。
