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摘 要：首先对粉煤灰进行磨细处理,然后研究了粉煤灰细度对水泥混凝土强度和工作性的影响.结果表明,在保证工作性和粉煤灰掺量相同情况下,随着粉煤灰细度的增加,水泥混凝土的强度也逐渐增加；同时,在保证用水量和粉煤灰掺量相同的情况下,随着粉煤灰细度的增加,混凝土的工作性先增长后减小,粉煤灰细度还存在最佳值.
关键词：粉煤灰；细度；混凝土；性能
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.090
自20世纪90年代以来,粉煤灰由于具有密度小,工作性好,火山灰效应等原因被广泛应用于水泥混凝土中[1].特别是粉煤灰的火山灰效应可以提高水泥混凝土的后期强度,同时粉煤灰替代水泥后使混凝土的造价降低,从而带来可观的经济效益和环境效益[2].但是由于不同发电厂生产的粉煤灰细度差异较大,从而造成对混凝土性能的影响也不同[3].因此,研究粉煤灰细度对水泥混凝土性能的影响就具有一定的现实意义.本文以不同细度的粉煤灰为研究对象,通过粉煤灰细度的变化,研究了粉煤灰细度对水泥混凝土性能的影响规律.
1 原材料
水泥：秦岭牌PO32. 5 普通硅酸盐水泥,陕西秦岭水泥有限责任公司生产,基本性能见表1.
水：自来水,符合规范要求
骨料：普通骨料,西安市长安区永强碎石场生产,技术指标如表2所示：
粉煤灰：普通粉煤灰和大烧失量粉煤灰技术指标如表3所示.
2 研究方法
首先在实验室用小型球磨机对粉煤灰进行磨细（磨细后的粉煤灰技术指标见表4）,将不同细度（四种）的粉煤灰掺入水泥混凝土中进行强度和工作性测定.本次实验采用的水泥混凝土配合比为水泥：砂：石：水等于1：2.53：3.69：0.45,粉煤灰掺量为30%,水泥混凝土强度和工作性测定采用标准的实验方法进行.通过测定掺粉煤灰细度变化时对水泥混凝土的强度和工作性的变化规律,从而得到粉煤灰细度对水泥混凝土性能的影响规律.
3 实验结果与分析
水泥混凝土配合比为水泥：砂：石：水等于1：2.53：3.69：0.45,粉煤灰采用外掺的形式,掺量为30%,水泥混凝土试件尺寸为150×150×150mm,混凝土工作性采用塌落度法测定,各项性能检测都严格按照规范要求的标准方法进行.
3.1 粉煤灰在混凝土中的作用原理
粉煤灰在水泥混凝土中的作用主要有火山灰效应、微骨料效应和形态效应[4].
（1）火山灰效应：火山灰效应是粉煤灰最主要到的性能之一,是粉煤灰中的活性二氧化硅与水泥水化产物反应,生产具有粘结效应的水化硅酸钙,这是掺粉煤灰水泥后期强度较高的最主要原因.
（2）微骨料效应：由于粉煤灰颗粒非常细,特别是磨细粉煤灰更加明显,这些粉煤灰颗粒可以填充混凝土中的微小空隙,可以明显提高混凝土的强度[5].
（3）形态效应：通过显微镜观察,粉煤灰颗粒75%以上都是微小的圆形颗粒,表面光滑,质地细密,类似于玻璃球形态.这对水泥混凝土而言,可以减少用水量,大大提高混凝土的流动性.
3.2 粉煤灰细度变化对混凝土强度的影响
在保证工作性和粉煤灰掺量相同的前提下,通过粉煤灰细度的变化,制作四种不同粉煤灰细度的水泥混凝土强度试件,测定水泥混凝土强度,水泥混凝土强度变化规律如图1所示.
由图1可以看出,随着粉煤灰细度的增加,水泥混凝土的强度逐渐增加,说明粉煤灰细度对水泥混凝土的强度有最直接的影响,粉煤灰细度越大,水泥混凝土的强度越大.究其原因,主要是由于粉煤灰越细,微骨料效应越明显,随着粉煤灰细度的增加,混凝土的孔隙率越小,密实度也就越大,从而使混凝土强度增加.但是由图1也可以发现,粉煤灰细度从75%到80%和从80%到85%之间强度增长速率逐渐增加的,粉煤灰细度从75%增长到80%时,强度从31.5Mpa增长到34.6Mpa,强度增长了3.1Mpa；粉煤灰细度从80%增长到85%时,强度从34.6Mpa增长到38.2Mpa,强度增长了3.6Mpa.但是粉煤灰细度从85%增长到90%时,增长速率明显降低,粉煤灰细度增长了5%,强度增长了3.2Mpa.分析认为原因是随着细度的增加,混凝土内部的空隙被逐渐填满,虽然粉煤灰细度还在增加,但是填筑空隙的作用在减小,所以强度增长逐渐放缓.
3.3 粉煤灰细度变化对工作性的影响
在保证用水量和粉煤灰掺量相同的情况下,通过粉煤灰细度的变化,测定四种不同粉煤灰细度的水泥混凝土工作性,水泥混凝土工作性变化规律如图2所示.
由图2可以看出,随着粉煤灰细度的增加,水泥混凝土的工作性变化明显,说明粉煤灰细度对水泥混凝土的工作性有明顯的影响.同时也可以看出,粉煤灰细度逐渐增加时,混凝土工作性先增加后降低.原因是随着粉煤灰细度的增加,在形态效应的作用下,致密和圆形玻璃装形态的粉煤灰增加了混凝土工作性.但是随着细度的进一步增加,造成粉煤灰比表面积的增大,在用水量一定的情况下,混凝土就会逐渐显得干涩,工作性降低,所以粉煤灰细度超过某个值后,随着细度的增加工作性反而降低.由图2也可以发现,粉煤灰细度从75%增加到80%时,混凝土的塌落度从40mm增加到,粉煤灰细度从80%到85%时,混凝土塌落度从下降到50mm；粉煤灰细度从85%增长到90%时,混凝土的工作性直线下降,塌落度从50mm下降到20mm,混凝土的工作性已经不能满足要求.同时也可以说明在用水量和粉煤灰掺量一定的情况下,粉煤灰细度有一个最佳值,这时候混凝土的工作性最好.
4 结论
通过以上图表和实验数据可以得出以下结论：（1）在保证工作性和粉煤灰掺量相同时,随着粉煤灰细度的增加,水泥混凝土的强度也逐渐增加,说明粉煤灰细度对混凝土强度有最直接影响；（2）在保证用水量和粉煤灰掺量相同的情况下,随着粉煤灰细度的增加,混凝土的工作性先增加后减小,同时也说明粉煤灰细度有最佳值,本次实验所用粉煤灰细度的最佳值在85%左右.
参考文献：
[1]李剑虹.粉煤灰在混凝土中的应用[J].煤矿安全,2005（07）：32-34.
[2]刘竞,邓德华,李兴翠等.粉煤灰细度对不同强度等级混凝土抗CL性能的影响[J].粉煤灰综合利用,2008（01）：17-20.
[3]姜涵,肖保怀.大掺量粉煤灰水泥混凝土性能研究[J].重庆建筑,2002（02）：46-48.
[4]吴丹.粉煤灰掺量对商品混凝土抗压强度影响研究[J].山东煤炭科技,2009（05）：108-109.
[5]袁承斌,高文达.粉煤灰掺量对混凝土性能的影响[J].扬州大学学报（自然科学版）,2010,13（01）：62-65.
作者简介：郭辉（1981-）,男,陕西西安人,工程师,主要从事铁路工程建设管理工作.
水泥混凝土论文参考资料：
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