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北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形的影响

文档作者：刘建英，宋少民文档来源：北京建筑大学北京市绿色建筑与节能技术重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年04月26日
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2015 NO．5粉煤灰综合利用l'LY ASH COⅣⅡ．REHENSIVE UTⅡ．IZATIoNInfluences of the Early Summer Sesson Environment iIl BeUing on the Fly Ash Concrete Mechanical Properti鹤andthe Early Deformafion Beha、，ior刘建英，宋少民(北京建筑大学北京市绿色建筑与节能技术重点实验室，北京100044)摘要：为明确标准养护与自然环境下粉煤灰混凝土力学性能的变化规律，本文通过与标准养护对比，研究了北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形性能的影响。结果表明：与标准养护条件比较，北京春夏交替季节的自然养护下低掺量粉煤灰混凝土的抗折强度有所降低；与早期湿养护相比，混凝土抗压强度有所降低，粉煤灰掺量达到50％时混凝土在自然环境中的抗折、抗压强度的降低更显著。自然养护下粉煤灰混凝土前6h的收缩有所增大。分析认为自然环境中粉煤灰混凝土力学性能变化会由于环境与季节不同而呈现不同规律。关键词：粉煤灰混凝土；自然养护；标准养护；强度；早期收缩中图分类号：TU528．2 文献标识码：A 文章编号：1005—8249(2015)05．0028．03作为现代混凝土的独立组分，矿物掺合料的应用越来越广泛，其中粉煤灰已经成为预拌混凝土必不可少的组分，对于混凝土产业节能减排和混凝土性能改善发挥重要作用，而且还具有其他材料无法替代的优良性能，符合绿色混凝土的要求…。有工程技术人员反映，粉煤灰混凝土从标准养护箱中取出，在自然环境下放置1—3d与取出后即进行强度试验相比，强度有所降低。为研究和验证这一说法，本文在北京春夏交替季节(五月份到六月份，平均统计气温20～30℃)的环境中对粉煤灰混凝土的强度及早期变形性能的影响进行了试验研究。1试验用原材料(1)水泥：北京金隅P．0．42．5水泥，细度80¨m筛余为0．4％，标准稠度用水量为28．2％，28d实测抗折强度、抗压强度分别为8．2MPa、47．0MPa。(2)粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，比表面积为460m2／kg，细度45斗m筛余为6．5％，需水量比为97．6％，烧失量为4．9％。(3)矿粉：$95级矿粉，比表面积为490m2／kg，需水量比为96．2％。收稿日期：2015—05—14·28·(4)砂：天然砂，细度模数为2．7，含泥量为5．2％，含水率为2．5％，空隙率为41．4％。(5)石子：碎石，连续级配，粒径为5mm一20mm，空隙率41．2％。(6)减水剂：“西卡”聚羧酸减水剂，减水率30％。2不同养护环境对粉煤灰混凝土强度影响表1试验混凝土配合比相关数据本试验通过对比与分析相同配合比混凝土在不同养护环境下的不同龄期的强度，研究自然养护环境对粉煤灰混凝土力学性能的影响。试验方法采用按照《普通混凝土力学性能试验方法标注》GB／T50081—2002的测试方法。试验采用的3种养护条件分别是：标准湿养护(养护条件I)、标准湿养护7d后转入自万方数据粉煤灰综合利用FLY ASH COM呼RE耻NSI、1E UTⅡ。IZA’nON 2015 NO．5然养护(养护条件Ⅱ)、自然养护(养护条件Ⅲ)。试验期间自然养护的温度22～35℃，相对湿度在60％一70％左右。试验用各组混凝土的配合比见表1。2．1自然养护对粉煤灰混凝土的抗压强度影响由于养护条件I、Ⅱ在前7d养护条件相同，所以在计算7d混凝土平均抗压强度时，在试验中显示养护条件I、Ⅱ下7d抗压强度数值相同。不同养护条件下粉煤灰混凝土的各龄期抗压强度见表2。表2不同养护条件的混凝土各龄期抗压强度 ／MPa绀县 !!堇堡塑堕 !型垫堡塑鏖一。养护条件I II养护条件11I养护条件I养护条件II养护条件11IA—l 26．5 27．9 35．6 38．4 32．9A一2 24．5 27．9 34．8 36，6 33．7B一1 35．6 33．3 46．O 46．0 “．8B-2 34．8 32．2 47．2 45．8 44．6B-3 28．3 30．2 40．2 43．5 43．4B-4 27．4 25．9 37．O 31_3 30．4D一1 22．9 24．5 43．1 45．4 43．1D一2 25．3 19．9 34．8 36．6 33．7通过表2可以看出，相同配合比不同养护条件下，混凝土抗压强度标准养护7d(养护条件I、Ⅱ)的相对较高；结合粉煤灰作为矿物掺合料对混凝土强度的影响机理文章旧、3 J，笔者认为相对于标准养护和早期标准养护，自然养护环境中粉煤灰混凝土的抗压强度有所降低，但幅度不大。对于50％高掺粉煤灰混凝土而言，自然养护环境对其抗压强度影响较为明显，强度下降幅度较大。而对于较大掺量矿渣粉的D组而言，影响较小。为研究从养护室标准养护后取出的试件在自然环境中短时间存放对粉煤灰混凝土强度的影响，当然实际检测中试件从养护室中取出到测定强度一般不会超过半天时间，本试验为效果更显著，对比同配合比粉煤灰混凝土标准养护31d立即取出与标养28d后干燥3d的混凝土试件测定抗压强度，试验结果见表3。表3不同养护条件的粉煤灰混凝土抗压强度 ／MPa通过表3可以看出标准养护至28d转至较为干燥的自然养护环境不仅不会降低粉煤灰混凝土的抗压强度，相反的干燥环境会提高其抗压强度，但影响并不明显。这是因为在六月中下旬北京的自然养护的温度(30～35。C)，普遍高于标准养护的温度(20℃)，相对湿度也较高，促进了混凝土的水化、硬化过程。2．2 自然养护对粉煤灰混凝土的抗折强度影响本试验对比各组混凝土在14d、28d两个龄期内抗折强度值，研究不同养护环境对粉煤灰混凝土抗折强度的影响。不同养护条件下混凝土的各龄期抗折强度如表4。表4不同养护条件下粉煤灰混凝土各龄期抗折强度 ／MPa蛔匕 !塑堇堑塑鏖 垫!堇堑堡堕一。养护条件I养护条件Ⅱ养护条件Ⅲ养护条件I养护条件Ⅱ养护条件ⅢA—l 3．2 3．0 2．8 4．1 3．5 3．3A一2 3．O 2．9 2．6 3．6 3．4 3．2B一1 3．5 3．1 2．9 4．3 3．8 3．5B一2 3．7 2．8 2．8 4．2 4．0 3．6B一3 3．5 3．1 3．0 3．6 3．4 3．2B一4 2．4 2．6 2．5 4．0 3．7 3．5D一1 3．1 2．7 2．4 4．3 4．1 3．8D一2 3．7 2．9 2．6 4．1 4．5 3．8通过表4可以看出：各试验组混凝土，标准养护条件下混凝土抗折强度要高于自然养护环境下的混凝土的强度，虽然结果相差不大，但是规律是显著的。因此，笔者认为干燥环境下粉煤灰混凝土的抗折强度有所降低。郑州大学罗季英【40的研究认为粉煤灰掺量对粉煤灰混凝土的抗折强度影响较大。而本试验的试验结果显示，粉煤灰掺量变化对于粉煤灰混凝土抗折强度影响并不明显。为研究从养护室标准养护后取出的试件在自然环境中短时问存放对于粉煤灰混凝土抗折强度的影响，对比同配合比粉煤灰混凝土标准养护31d立即取出与标养28d后干燥3d的混凝土试件测定抗折强度，试验结果见表5。表5不同养护环境粉煤灰混凝土抗折强度 ／MPa由表5可以看出，短期在自然环境存放可能降低粉煤灰混凝土的抗折强度。3不同养护条件对粉煤灰混凝土早期收缩性能的影响本试验采用非接触法混凝土收缩变形测定仪，测定·29·万方数据2015 No．5粉煤灰综合利用FLY ASH COM田REHENSIVE UTⅡJZATION不同养护条件下无约束状态混凝土早龄期的组收缩变形，研究自然养护环境对粉煤灰混凝土早期收缩性能的影响。试验采用2种养护条件为标准养护(养护条件I)、干燥的自然环境养护(养护条件Ⅲ)。各组混凝土的早期收缩值见表6。表6标准养护条件下粉煤灰混凝土早期收缩值 ／la,rn时间 A一1 A一2 B-2 B一4／Il 条件I条件Ⅲ条件I条件Ⅲ条件I条件Ⅲ条件I条件ⅢO 0 O 0 0 0 0 0 01 46 230 32 147 39 399 40 1982 98 230 38 150 149 464 112 2633 100 237 42 150 309 529 201 3064 100 237 60 150 389 594 284 3415 103 242 92 155 466 646 351 3716 104 242 108 160 528 676 386 4037 105 247 114 165 566 709 434 4068 110 247 114 165 597 724 449 4109 113 247 114 157 613 731 460 41210 110 242 120 157 637 731 466 42312 124 247 128 165 690 754 472 47114 130 247 132 162 715 757 483 49016 133 242 134 160 730 761 491 50320 139 242 134 160 737 750 500 51024 142 242 132 160 746 750 506 52028 142 260 134 180 753 750 508 52736 147 264 134 190 761 757 512 54044 168 260 144 201 768 790 514 54952 182 260 156 203 793 814 535 55360 205 256 173 206 815 836 566 56263 21l 264 185 208 815 849 581 56868 232 260 187 218 830 860 610 57272 255 260 191 239 839 865 635 575通过表6可以看出，在养护的前6h，干燥的自然养护环境下粉煤灰混凝土的收缩值更大，但24h后2种养护条件下的粉煤灰混凝土收缩趋于稳定，3d的收缩值相差不多。在混凝土中较小的毛细孔失水会引起很大的毛细管张力，毛细管张力会较大程度引起混凝土的干缩[5]，但是浇筑后塑性阶段的失水对于粉煤灰混凝土更应当被重视。自然养护环境下的粉煤灰混凝土的塑性阶段早期收缩值更大。·30·4试验结果分析养护对于混凝土强度的影响当然非常重要，对于粉煤灰混凝土更是这样，但是不能笼统地认为早期自然养护都会对粉煤灰混凝土强度有显著影响。本文试验季节温度较高，湿度较大，养护条件的变化对粉煤灰混凝土强度虽然有所影响，但是并不显著。而且进入六月中旬后，强度发展还比标准养护下更快。说明粉煤灰混凝土水化进程和速度受温度和湿度影响，在温湿度较高时，对养护的依赖并不高。当然通过试验结果我们还是认识到湿度对于粉煤灰混凝土抗折强度的影响可能更显著。非接触式收缩试验结果表明，粉煤灰混凝土前几个小时塑性阶段收缩受到湿度影响较大，自然养护下收缩较大，说明粉煤灰混凝土更要注意及早湿养护，以防塑性阶段开裂。5结论(1)自然养护环境中粉煤灰混凝土的抗压强度有所降低，但幅度不大。对于50％的高掺量粉煤灰混凝土而言，自然养护环境对其抗压强度影响较为明显，强度下降幅度较大。(2)标准养护条件下混凝土抗折强度要高于自然养护下的混凝土的强度。(3)温湿度较高时，试块取出养护室后在自然环境中短期放置，抗压强度不会降低，反而会提高；但抗折强度一般会降低。相对于标准湿养护，自然养护对于粉煤灰混凝土浇筑后前几小时的塑性阶段收缩有影响，收缩较大。参考文献[1]李红辉．大掺量粉煤灰高性能混凝土研究[D]．北京建筑工程学院2008[2] 丁义海，粉煤灰混凝土强度增长特性研究[N]山西建筑．36卷第3期，2010年[3]徐江萍．混凝土基层材料强度与龄期关系[J]．长安大学学报，2004(10)：321—325[4]罗季英．高粉煤灰掺量对高性能混凝土强度和耐久性的影响[J]．中国建材科技，2001(4)：315-319．[5]刘志勇．不同温湿度环境粉煤灰混凝土与基准混凝土收缩性能实验研究[N]．土木工程学报．第42卷，第5期

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