粉煤灰掺量对混凝土早期裂缝的影响
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平板法具有简单易操作的特点，能迅速有效地研究混凝土和砂浆
的塑性干缩性能。本试验采用《混凝土结构耐久性设计与施工指 南》［5］中推荐的混凝土（ 砂浆） 早期抗裂性试验方法。
1） 试验装置。采用尺寸为 600 mm × 600 mm × 63 mm 的钢制 平板试模进行抗 裂 性 试 验，在 模 具 底 板 上 铺 好 塑 料 薄 膜，试 验 前
逐个调整和紧固模具上的所有螺栓，见图 1。
600
100
100
M10×100 螺杆
10 min 观察一次； 当混凝土表面出现贯穿裂缝后改为每 30 min 观 察一次； 到 1 d 后，每 0． 5 d 观察一次直到龄期 3 d 为止。记录每个 试件裂缝开始出现的时间，裂缝数量、长度、宽度等随时间的变化。
间已经延缓了 56 min，粉煤灰混凝土的抗裂性得到了极大提高。 好，就像微细的集料，均匀分布于水泥浆体中，具有良好的填充效
●
●
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50 80 80
底板 40 聚四氟乙烯片
50 图 1 平板试件装置
2） 试验过程。将混凝土拌和物分两层浇入模具中插捣振实， 每组成型两个试件，浇筑成型，养护到初凝时，将试件连同模具置 于温度为（ 20 ± 1） ℃ ，相对湿度为（ 60 ± 5） % 的环境中，用调速风
编号 1 2 3 4 5
3 试验结果及分析
3． 1 试验结果
混凝土裂缝开裂试验结果见表 5。 表 5 反映了粉煤灰掺量对混凝土开裂性的影响，数据显示除 了掺量为 15% 的混凝土的初始开裂时间基本没变化外，其他掺量
扇产生 0． 6 m / s 的风速，开始观察平板表面的裂缝发生过程。在 的粉煤灰混凝土的初始开裂时间都大于基准试样的初始开裂时 开始的 3 h 内，每 5 min 观察一次； 当发现有裂纹出现后改为每 间，随着掺量的增加，混凝土的开裂得到了延缓，而且粉煤灰的掺
讨了粉煤灰的抗裂机理，从而为大掺量粉煤灰的工程应用提供理 论依据。
2 试验
2． 1 试验方法
在对混凝土抗塑性收缩和干燥收缩开裂的研究中，美国密西 根州立大学 Parviz Soroushian［3］ 和美国圣约瑟 （ San Jose） 大学的 Kraai［4］提出了用平板试验装置研究混凝土的开裂性。试验证明，
第 38 卷 第 32 期
·132· 2 0 1 2 年 1 1 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 32 Nov． 2012
文章编号： 1009-6825（ 2012） 32-0132-03
粉煤灰掺量对混凝土早期裂缝的影响
朱 超1，2
（ 1． 江苏省建筑安全与减灾工程技术研究开发中心，江苏 徐州 221116； 2． 江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116）
摘 要： 采用平板状试件研究了混凝土早期抗裂性与粉煤灰的掺量的关系，试验结果表明，随着粉煤灰的掺量增加，混凝土的早期
抗裂性得到提高，最后探讨了抗裂的机理，为粉煤灰的应用提供了理论依据。
关键词： 粉煤灰，混凝土，早期抗裂性能
中图分类号： TU528
文献标识码： A
1 概述
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。近年来随着外加剂、
收稿日期： 2012-09-22 作者简介： 朱 超（ 1976- ） ，男，讲师
第 38 卷 第 32 期 源自文库012 年11 月
朱 超： 粉煤灰掺量对混凝土早期裂缝的影响
·133·
量越大，裂缝出现的越晚，当掺量为 45% 时，混凝土的初始裂缝时
2） 微集料效应。微细的粉煤灰颗粒，比表面积大、吸附性能
2． 2 试验原材料
水泥： 淮海中联 P． O42． 5，R28 = 58 MPa，表观密度 3． 0 g / cm3； 细骨料： 河砂，2 区中砂，见表 1； 粗骨料： 碎石（ 5 mm ～ 20 mm） 连续级配，见表 2； 粉煤灰： 彭城电厂Ⅱ级粉煤灰，见表 3； 外加剂： 聚羧酸系高性能减水剂，固含量 26% 。
粉煤灰掺量 /% 0 15 25 30 45
水泥 400 340 300 280 240
粉煤灰 0 60 100 120 180
砂石水 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160
外加剂 4 4 4 4 4
表 3 粉煤灰物理性能指标
SO3 含量 / % 密度 / g·cm － 3 0． 045 mm 筛余 / % 需水量比 / % 烧失量 / %
2． 70
1． 54
1． 0
6． 5
5． 0
2． 3 混凝土配合比
A
A
混凝土配合比见表 4。
表 4 混凝土配合比
600
M12 固定螺栓
加固肋
21×3
螺栓
●
●
●
表 1 砂的物理性能指标
密度 / g·cm － 3 2． 65
堆积密度 / g·cm － 3 1． 56
含泥量 /% 1． 4
细度模数 2． 62
表 2 石子物理性能指标
密度 / g·cm － 3 堆积密度 / g·cm － 3 含泥量 / % 压碎指标 / %
2． 70
1． 54
1． 0
6． 5
针片状含量 /% 5． 0
3） 评价方法。试件早期的抗裂性评价准则如下： a． 仅有非常 细的裂纹； b． 平均裂开面积小于 10 mm2 ； c． 单位面积开裂裂缝数 目小于 10 根 / m2 ； d． 单位面积上的总裂开面积小于 100 mm2 / m2 。
按照上述 4 个准则，将抗裂性划分为五个等级： Ⅰ级： 全部满足上述 4 个条件； Ⅱ级： 满足上述 4 个条件中的 3 个； Ⅲ级： 满足上述 4 个条件中的 2 个； Ⅳ级： 满足上述 4 个条件 中的 1 个； Ⅴ级： 一个也不满足。
掺合料在混凝土材料中的加入及泵送混凝土的技术应用，混凝土 裂缝出现的时间也大大提前。混凝土早期表面收缩开裂必将为 以后侵蚀性物质的进入提供通道而危及钢筋产生锈蚀，降低混凝 土的整体性，加剧 混 凝 土 的 破 坏，从 而 会 引 起 耐 久 性 的 降 低 并 加 速混凝土的劣化进程［1，2］。
本文通过平板抗裂性试验，对粉煤灰混凝土的早期抗裂性能 进行研究，分析了 粉 煤 灰 掺 量 与 混 凝 土 早 期 裂 缝 的 关 系 ，着 重 探
的塑性干缩性能。本试验采用《混凝土结构耐久性设计与施工指 南》［5］中推荐的混凝土（ 砂浆） 早期抗裂性试验方法。
1） 试验装置。采用尺寸为 600 mm × 600 mm × 63 mm 的钢制 平板试模进行抗 裂 性 试 验，在 模 具 底 板 上 铺 好 塑 料 薄 膜，试 验 前
逐个调整和紧固模具上的所有螺栓，见图 1。
600
100
100
M10×100 螺杆
10 min 观察一次； 当混凝土表面出现贯穿裂缝后改为每 30 min 观 察一次； 到 1 d 后，每 0． 5 d 观察一次直到龄期 3 d 为止。记录每个 试件裂缝开始出现的时间，裂缝数量、长度、宽度等随时间的变化。
间已经延缓了 56 min，粉煤灰混凝土的抗裂性得到了极大提高。 好，就像微细的集料，均匀分布于水泥浆体中，具有良好的填充效
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底板 40 聚四氟乙烯片
50 图 1 平板试件装置
2） 试验过程。将混凝土拌和物分两层浇入模具中插捣振实， 每组成型两个试件，浇筑成型，养护到初凝时，将试件连同模具置 于温度为（ 20 ± 1） ℃ ，相对湿度为（ 60 ± 5） % 的环境中，用调速风
编号 1 2 3 4 5
3 试验结果及分析
3． 1 试验结果
混凝土裂缝开裂试验结果见表 5。 表 5 反映了粉煤灰掺量对混凝土开裂性的影响，数据显示除 了掺量为 15% 的混凝土的初始开裂时间基本没变化外，其他掺量
扇产生 0． 6 m / s 的风速，开始观察平板表面的裂缝发生过程。在 的粉煤灰混凝土的初始开裂时间都大于基准试样的初始开裂时 开始的 3 h 内，每 5 min 观察一次； 当发现有裂纹出现后改为每 间，随着掺量的增加，混凝土的开裂得到了延缓，而且粉煤灰的掺
讨了粉煤灰的抗裂机理，从而为大掺量粉煤灰的工程应用提供理 论依据。
2 试验
2． 1 试验方法
在对混凝土抗塑性收缩和干燥收缩开裂的研究中，美国密西 根州立大学 Parviz Soroushian［3］ 和美国圣约瑟 （ San Jose） 大学的 Kraai［4］提出了用平板试验装置研究混凝土的开裂性。试验证明，
第 38 卷 第 32 期
·132· 2 0 1 2 年 1 1 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 32 Nov． 2012
文章编号： 1009-6825（ 2012） 32-0132-03
粉煤灰掺量对混凝土早期裂缝的影响
朱 超1，2
（ 1． 江苏省建筑安全与减灾工程技术研究开发中心，江苏 徐州 221116； 2． 江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116）
摘 要： 采用平板状试件研究了混凝土早期抗裂性与粉煤灰的掺量的关系，试验结果表明，随着粉煤灰的掺量增加，混凝土的早期
抗裂性得到提高，最后探讨了抗裂的机理，为粉煤灰的应用提供了理论依据。
关键词： 粉煤灰，混凝土，早期抗裂性能
中图分类号： TU528
文献标识码： A
1 概述
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。近年来随着外加剂、
收稿日期： 2012-09-22 作者简介： 朱 超（ 1976- ） ，男，讲师
第 38 卷 第 32 期 源自文库012 年11 月
朱 超： 粉煤灰掺量对混凝土早期裂缝的影响
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量越大，裂缝出现的越晚，当掺量为 45% 时，混凝土的初始裂缝时
2） 微集料效应。微细的粉煤灰颗粒，比表面积大、吸附性能
2． 2 试验原材料
水泥： 淮海中联 P． O42． 5，R28 = 58 MPa，表观密度 3． 0 g / cm3； 细骨料： 河砂，2 区中砂，见表 1； 粗骨料： 碎石（ 5 mm ～ 20 mm） 连续级配，见表 2； 粉煤灰： 彭城电厂Ⅱ级粉煤灰，见表 3； 外加剂： 聚羧酸系高性能减水剂，固含量 26% 。
粉煤灰掺量 /% 0 15 25 30 45
水泥 400 340 300 280 240
粉煤灰 0 60 100 120 180
砂石水 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160 720 1 125 160
外加剂 4 4 4 4 4
表 3 粉煤灰物理性能指标
SO3 含量 / % 密度 / g·cm － 3 0． 045 mm 筛余 / % 需水量比 / % 烧失量 / %
2． 70
1． 54
1． 0
6． 5
5． 0
2． 3 混凝土配合比
A
A
混凝土配合比见表 4。
表 4 混凝土配合比
600
M12 固定螺栓
加固肋
21×3
螺栓
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表 1 砂的物理性能指标
密度 / g·cm － 3 2． 65
堆积密度 / g·cm － 3 1． 56
含泥量 /% 1． 4
细度模数 2． 62
表 2 石子物理性能指标
密度 / g·cm － 3 堆积密度 / g·cm － 3 含泥量 / % 压碎指标 / %
2． 70
1． 54
1． 0
6． 5
针片状含量 /% 5． 0
3） 评价方法。试件早期的抗裂性评价准则如下： a． 仅有非常 细的裂纹； b． 平均裂开面积小于 10 mm2 ； c． 单位面积开裂裂缝数 目小于 10 根 / m2 ； d． 单位面积上的总裂开面积小于 100 mm2 / m2 。
按照上述 4 个准则，将抗裂性划分为五个等级： Ⅰ级： 全部满足上述 4 个条件； Ⅱ级： 满足上述 4 个条件中的 3 个； Ⅲ级： 满足上述 4 个条件中的 2 个； Ⅳ级： 满足上述 4 个条件 中的 1 个； Ⅴ级： 一个也不满足。
掺合料在混凝土材料中的加入及泵送混凝土的技术应用，混凝土 裂缝出现的时间也大大提前。混凝土早期表面收缩开裂必将为 以后侵蚀性物质的进入提供通道而危及钢筋产生锈蚀，降低混凝 土的整体性，加剧 混 凝 土 的 破 坏，从 而 会 引 起 耐 久 性 的 降 低 并 加 速混凝土的劣化进程［1，2］。
本文通过平板抗裂性试验，对粉煤灰混凝土的早期抗裂性能 进行研究，分析了 粉 煤 灰 掺 量 与 混 凝 土 早 期 裂 缝 的 关 系 ，着 重 探