高钙粉煤灰在混凝土工程中应用初探.pdf

高钙粉煤灰在混凝土工程中应用初探 伊立、傅国才、陆小军 ( 江苏镇江市建筑科学研究院2 1 2 0 0 3 ) 摘要介绍高钙粉煤灰材料本身特性，在混凝土中应用的配合比设计、物理力学和耐久性等技术性能， 说明高钙粉煤灰是一种有着广阔应用前景的混凝土掺合料，具有良好的工程适用性和社会效益． 关键溺f - C a O ；安定蛙；薹己合毙：菝表槛筑 高钙粉煤灰的化学组成特点表现在le O 、A 1 2 0 3 、S i 0 2 含量和烧失熙较低，C a O 、M g O 、 N a 2 0 含量较高，矿物组实际上更接近于高炉矿渣它不仅可与水泥水化时所释放的氮氧化 钙结合形成水硬性胶凝材料，面且本身就具有胶凝性 表1 水泥的物理力学憾缝 笔者磅究了高钙灰在实际混凝土工稷应用孛存在的 安定性、反应机理、最佳掺量等问题，并进行了一系列有益 试验和验证 l 试验用原材料性能 1 ) 承混：普硅3 2 5 ；产地：镇茳物理力学性能觅裘l 2 ) 石予：碎石根据建筑用卵石碎石标准J G J5 3 —9 2 标准，石予满足5 - - - 3 1 ．5 连续粒级 3 ) 砂：中砂 4 ) 粉煤灰：莱电厂产离钙耪煤灰A 、8 两种《觅表2 ) 。

实际试验中，高钙灰的游离氧化钙含量、细度、烧失量等指 标是有波动的高钙灰的体积安定性试验 数据在表2 详绠列出 细度( ％) 标准稠崖用水量( ％) 雷氏夹膨胀值( m m ) 秘凝时游 终凝时阅 3 d 抗压强度( M P a ) 3 d 抗折强度( M P a ) 2 8 d 抗遥强度( M P a 》 2 8 d 抗攒爨度( M P a 》 表2 高钙灰的游离氧化钙含堂、细度、烧失量指标 5 ) 外绷剩：宙行研制褥钙灰专用外加测测试内容 6 ) 水：自来水 细度( ％) ( o ，0 4 5 m m ) 2 高钙粉煤灰对混凝土体积安定性影响研究 游离氯化钙( ％ 按照露家标擞水泥标绷度劂| c 量、瓣时阕、 氧诧钙≤％≥ 安定性试验方法》G B l 3 4 6 培9 规定试验方法进行试 衙水量比( 猢 验依据试验数据，绘制雷氏夹膨胀值变化曲线 烧失量( ％) 见图1 ： S 0 3 含量( ％) 表3 、游蔫鬟{ { ：钙含量，高{ 孳凝掺曩与安定性关系 会承事f ％》 测试结莱 序f - C a O举网高钙灰掺量( ％) 时雷氏夹黪涨测量值( r a m ) 号量∞0 1 01 52 02 53 03 54 0 ①2 l 妣 c L s Q 8 2 05 2 猢琊 一 ②2 ．7 5 0 21 51 ．92 5弱2 6 03 5 23 8 9 @ 翔 舵1 1 7 毯 ” 鹋嬲 一一 ④ 3 6n 2I 暑3 ．01 2 ．0 — 3 7 ．0 一一 ⑤0 ．9 3一一一一一l D — 1 ．1 嘲l 雷氏夹膨胀值随离钙灰掺量增长曲线 表3 反映憋是游离氧他钙含量为0 ．9 3 ％的耪煤灰的安定性试验情况，从试验数据可餐毽， 随着高钙灰在承泥中酶取彳弋麓增加，安定性试验数值并没有磅显变诧，霹霭此时取代量已经达 5 9 格慷妇 ， o铷“践蛾Ji弛孔啦剁；蚕{限”诣残 B姒弘溅钳㈣∽” 5 5 A 邮挪m g：狮如娃 到了承混的4 0 0 ，这说琵耪媒获游离氧诧钙含量低乎l 嘲螃，对安定经影螭不夭。

在游离氧 化钙含量大子1 ％的其它踞组粉煤灰，隧着离钙旋中游离氧他钙含量的增加，雷茂夹测量德 誉断增翔，举念格的可能性增加；照着高钙获掺璧的增热，安定性誉合格的可能增加砑究 率所用蹇钙获A 、转妁在混凝土孛应瓣的安定性台格最逶宣掺薰分簇为：2 0 ％、1 5 ％ 3 离钙灰槿混凝土工程中应用的配合比研究 基准混凝土配合比( I g ／m ’) 如下：C 2 0 ：水泥：黄砂：碎石：水- - 4 1 0 ：7 3 0 ：1 0 9 5 ： 2 1 5 ；C 2 5 ：水泥：黄砂：碎石：水司6 0 ：6 9 2 ：1 0 8 3 ：2 1 5 ；C 3 0 ：零泥：黄砂：碎石：拳 = 5 1 0 ：6 5 6 ：1 0 6 9 ：2 1 5 ；C 4 0 ：水泥：簧砂1 碎石：水= 5 5 0 ：6 3 8 ：1 0 4 2 ：2 1 5 在基壤混凝的基础上，按求泥用擞的5 ％掺燕使用j L M —V 型减水剌散基准羚趣荆 混凝配合比试验 在基掖混凝土的基础上，捧高钙灰混凝土配食比( 掺囱行研制高锷灰专餍外加荆) 试 验，根据安定牲试验悸况鹁不鬻，裔锷获取代承滋取莰率1 0 ％ - - 3 0 ％不等e 试验孛，新撵混凝塌藩度控耱在1 8 0 m m 。

掺餍5 ％疆浙—V 型离效减永剂盼配合墩 实际用承爨毙基准混凝土要少，试验中反映的减水率在1 8 ％- - - 2 0 ％之闼；同时掺加专用外 热裁翻2 0 ％离钙灰的混凝照水量在此基础上还有一定的减少，瞩度大撅在1 0 ％左右，对 玩空自混凝士的臻水薰，总共减承实际上达到了3 0 ％基准混凝土有较严重泌永现象，静 置有离析现象发生；单掺外加剂混凝土光泌水，和易性好，工作性能健；高钙灰混凝土无 泌承，和易性好，工佟性能健，视高钙粉媒灰掺量的不同( 与单掺外棚裁混凝比较) 缓 凝3 0 m i n - - - 6 0 m i n 不等 3 ．1 强度试验 根援强度试验情况绘截交诧鲢线如- F ： 最下丽巍条点划线是游凝土3 d 强度值隧混凝土设计 标号的增加掰增长的曲线3 d 强度裔钙获混凝土f _ ▲》要 低予基准空迩瀑凝《l ≥，数据分辑一觳是基蠢混凝鳇 8 0 ％《从C 2 0 , C 2 5 、C 3 0 裂( 2 4 0 依次鸯瓣标号基准混凝 土的8 4 ％、8 2 8 ％、8 4 4 ％、7 7 ，7 ％) 孛麓三条虚线是混凝列强度蓬蘧混凝设计 标号的增热掰增长的魏线鲥强度高钙灰混凝土凰2 、基准混凝士、犟掺J L U - V 型外加 ( ▲) 也经基本大于等于基准混凝土( 一) ，只有标剂混凝士、离钙麓混凝土强度随标号变 号C 3 0 商锷灰瀑凝强度略撩乎基漆混凝主。

蓑纯瓣跑鼗线夔 上黼三条实线是混凝土2 8 d 强度值随混凝血设计标号注：( 1 ) 、“_ “表示溅凝七，“●”墩示单掺 的增加而增长的曲线2 8 d 强度高钙灰混凝土▲》已经n Ⅳ卜一v 黝渤；f l 胤霹曳“r 表豕裔事锹溯肚； 全潞超适( 蒸准混凝主《I 》，一般为基穗混凝豹嵇} 嚣违羧表瑰2 8 d 强凌，耱熹绫表獠7 d ， 1 0 5 ％～1 1 0 ％之间从圈中曲线可黻看出，高钙灰混糟长淼削线表现3 d 溅魔 凝士的强度鼗线与单掺外栅刘混凝斡强度麴线是毙较凌台酶，强是强度德路繇 圈3 ，溅凝3 d 、7 d 、2 8 d 抗压强度隧羲麓钙灰掺量变讫趋势豳 6 0 从以土C 4 0 、C 3 0 、C 2 5 、C 2 0 不同标号混凝土的3 d 、7 d 、2 8 d 强度随着高钙灰掺量增加变 化规律分析中可以看出： 1 ) 随着高钙灰掺量的增加，混凝士的3 d 、 2 》在混凝掺毫钙灰( 安定性合格) 最大 掺量时，混凝土的3 d 抗压强度普遍低于基准混 凝的丽龄期抗压强度，强度僮在基准混凝土的 8 0 ％左右到7 d 以后，掺高钙灰混凝土的抗压 强度基本达到或略有超过基准混凝土的同龄期 强度值。

7 d 、2 8 d 强度值基本呈下降趋势； 抗艉强艘鏊( M P a ) 图4 反映了高钙灰混凝土在体积安定性合格 酶藏匿内，其强度增长规律我们知道，普通混 凝土或者低钙灰混凝士在2 8 d 后强度增长比较 缓慢，但从图中可以看出，随着龄期的延长，高 钙灰混凝土强度持续增长，特别是后期强度和长 期强度的增长6 0 d 强度增长到2 8 d 强度的1 0 5 ％ l1 0 ％，3 6 0 d 强度增长到2 8 d 强度盼ll O ％～1 2 0 ％ 3 ．2 膨胀收缩试验 高钙灰混凝主懿救缩值毙混凝 土小，说明掺加高钙灰对混凝土试 件体积收缩有抑制作用，数据显示 一般只有基准混凝的6 0 ％左右 3 ．3 、高钙灰在混凝土工程中应用若干 纛| 久性能研究 1 ) 抗渗性试验 从高钙灰混凝土豹抗渗试验可 以看出，其抗渗指标均比较高，且试 件渗水高度较低高钙粉煤灰混凝土 抗渗指标均达到S I O 以上，说明高钙 灰混凝土具有良好的抗渗性能，见表5 2 ) 碳化试验 碳化实验结果见袭6 高钙混凝 土碳纯深度要裙显低予基准混凝土， 2 8 d 碳化深度降低幅度在3 0 ％以上 4 高钙粉媒灰中游离氧化钙对混凝土 体积安定性影响的消除措拖 在实际应用高钙灰时，我们希望 游离氧诧钙对混凝体积安定性的影 响越低越好。

通过试验研究发现，通 嚣蠲 图4 、掺量分别力1 5 ／, ( 用“●”表示) 和 1 7 ．5 ％( 用“▲”表示) 高钙灰混凝土龄随～ 着期强度增长趋势 袭4 离钙灰混凝土的膨胀收缩试骏( 2 0 ．n X 2 0 m m X 5 1 5 m m 试件) 混凝土试件牧缩率对比( X 1 矿) 表5抗渗试验数据表 痔混凝 离锈灰 2 8 d 抗渗《c r n ) 抗渗 号标号 掺量渗水高度 均值 指标 3 ．93 ．66 ．4 lC 2 51 7 ．5 ％4 ．0 S 1 0 4 1 34 ．13 ．6 3 ．63 ．73 ．1 2 C 3 01 7 ．5 ％ 3 ．5 S 1 2 3 ．33 9 2 ．52 ．12 ．O 3C 嘻ol7 ．5 ％2 ．OS1 4 2 童2 22 ．3 过以下方法可以襁步改善体积安定性状况： 1 ) 将高钙灰和低钙灰混用试验中发现，通过混甩赢钙灰秘低钙灰《对掺) ，实际粉 煤灰掺量可以达到4 5 ％，体积安定性仍然合格，雷氏夹试验值为3 ．6 m m ，配制的C 3 0 混凝 2 8 d 强度值为3 6 ，7 M p a ，达到基准混凝2 8 d 强度值的1 0 5 ％。

《配合毙为：水泥：混翕 粉煤灰：黄砂：碎石：自研外加剂：水= 2 1 0 ．7 ：1 7 2 ．3 ：6 9 3 ：1 0 8 0 ：1 9 ．2 ：1 7 5 ) 6 l ∞骚的诣约拈翡弱船砖坶 2 ) 静置高钙灰静置高钙灰使所禽游离氧化钙在空气中自然消解这一现象发生的原 因，可能是部分游离氧化钙在空气中水表6碳化试验数舔表 纯秀C a 《o 珏’2 在下雨的表中试验 数据可以看出，通过静置于空气中，高 钙灰A 的雷氏夹膨胀值由5 ．6 r a m 下降 嚣l 7 m m ，高钙灰转雷氏夹彩账德由 2 7 r a m 下降到1 ．3 m m 高钙灰放璺一 年后，再进行安定性试验时，已经基 本没有体积安定性阀题了，觅袭7 测试初始 3 d7 d1 4 d2 8 d 组剜 游容黻效廛数壤 擞篷数浚 基准 碳化 2 02 32 6 3 l4 0 凇深瘦 l O1 31 83 0 4 0 高锈炙细 7 81 22 02 5 渴援 ’9l O1 4 2 l2 7 试验结果与我们的设想相一致的但 是表7 中游离氧化钙含量数据却没有表明 这一点，其含量基本没有大的变讹分新 认为是由于试验手段所引起的。

因海采耀 无水乙二醇法测量游离氧化钙含量，实际 测出值是游离氧佬钙和C af O H ) 2 的总 量逡此，表7 中游离氧化钙含量数据与 这个结论是不矛盾的 3 、使用外加剂调节我们在试验中试制 了J l 氛卜℃X 型嚣予高钙灰混凝专攫鲐 加剂，有较好的适应性，高钙灰混凝土的 强度值与未掺之前相比较提高约1 1 ％，安 定性试验值大大降低 6 结论 表7 蔫钙放静置消解试验结鬃 商嬲 籀墨静暨融游离燃霉怒燃 类 《％) 问t d )含量( ％)值钿m ) O3 25 1 6 9 02 l3 零 A2 5 2 4 0 2 ．82 l 3 6 0 2 ．7 51 ．8 O 3 辱2 ≯0 1 2 0 3 ．o6 ．8 。