粉煤灰参量对混凝土影响

粉煤灰是制作水泥的一种原材料，具有一定的活性。在水泥混凝土中掺一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，节约成本，又能增加和易性，减少泌水、离析现象，改善混凝土的性能。具有缓凝、减水，提高密实度和后期强度，降低水化热，抑制干裂、收缩，增强抗酸碱反应能力的作用。近年来已在国内外引起广泛的关注，并得到大量的推广应用。但是在混凝土中掺多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？到目前为止，还没有较完善的理论体系。

八十年代以来，我国已对粉煤灰混凝土做了一定的研究、应用，并制定了一些规范。如《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86，《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90等，对粉煤灰应用作了初步规定，制定了最大替代水泥量。见下表：

粉煤灰最大替代水泥量%JGJ28-86N0-01

水泥品种

砼强度等级普通水泥矿渣水泥粉煤灰级别

≤C1515～2510～20Ⅲ级

C2010～1510Ⅰ～Ⅱ级

C25～C3015～2010～15Ⅰ～Ⅱ级

预应力砼≤15＜10Ⅰ级

粉煤灰最大替代水泥限量%GBJ146-90N0-02

水泥品种

砼类别硅酸盐

水泥普通

水泥矿渣

水泥火山灰水泥

预应力砼251510

钢筋砼、高强砼、耐冻砼、蒸养砼30252015

中、低强度砼、泵送砼、大体积砼、地下砼、

水下砼50403020

碾压砼65554535

粉煤灰超量系数GBJ146-90N0-03

粉煤灰级别Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级

超量系数1.1～1.41.3～1.71.5～2.0

在国标GBJ146-90中规定各级粉煤灰适用范围如下：

1、Ⅰ级粉煤灰适用于跨度小于6米的预应力混凝土好钢筋混凝土。

2、Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。

3、Ⅲ级粉煤灰适用于无筋混凝土。

4、C30及其C30以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，对于预应力混凝土、钢筋混凝土，设计强度等级在C30及其C30以上的无筋混凝土所有粉煤灰，经试验论证，可采用上述规定低一级的粉煤灰。

国外的粉煤灰掺量，主要有70～120kg/m3，50～150kg/m3。欧、美等西方发达国家早已涉入这一领域的研究，我国起步较晚，有关研究不多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分来确定粉煤灰掺量。在南浦大桥、上钢、上海宝电等工程中大量采用，并积累了不少经验。我们经过大量试验、应用，发现粉煤灰的掺量与混凝土所用的原材料、设计强度等级、塌落度、浇筑气温等都有一定的关系。掺量在50～～130kg/m3范围对混凝土的凝结时间影响不大，早期强度降低有限。但混凝土的性能却能得到较大幅度的改善。在实际应用中，切入原材料理念，选用固定掺量法较易掌握，即预先确定粉煤灰的每m3用量的方法，欧、美国家大多采用固定掺量法。现将我们试验应用的结果总结出以下几个特点：

1、最佳掺量与塌落度的关系

在同强度等级条件下，随着塌落度增加，为了确保和易性、工作度，细集料和粉集料比例则应相应增大。我们发现最佳掺量与塌落度之间存在一定的比例关系，以C20砼为例，两者趋于线性关系，见下图：

粉煤灰N0-04

最佳130

掺量

kg/m340

20180200塌落度㎜

在C20设计强度等级混凝土，塌落度为40㎜，相同原材料，标准养护条件下，粉煤灰掺量分别取40、60、80、100kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：

C20中塌落度为40㎜时粉煤灰不同掺量

混凝土各龄期强度对比表MpaN0-04

龄期

掺量7d28d45d90d

018.826.929.432.7

4018.326.230.334.1

6017.926.632.036.7

8017.125.731.835.9

10016.624.930.935.0

从上表可以看出，粉煤灰掺量在60kg/m3混凝土强度最高，R28接近基准配合比强度，但R45却为基准混凝土强度的108.8%，那么它的最佳掺量可选取

60kg/m3。

同样是C20砼，在塌落度为160㎜时，粉煤灰掺量分别取100、120、140kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：

C20在塌落度为160㎜时粉煤灰不同掺量

混凝土各龄期强度对比表MpaN0-06

龄期

掺量7d28d45d90d

019.227.830.633.2

10018.327.032.536.8

12017.627.334.038.2

14016.425.932.035.9

由上表可发现，掺量在120kg/m3时，混凝土强度最理想，R45可达基准配合比强度的11.1%，但R90可达115.1%，那么它的最佳掺量可选取120kg/m3。我们对其它塌落度的C20混凝土试验证实也存在类似结果。通过对C20混凝土试验数据整理，得出简化经验式为：

F？=+40kg/m3

式中：F？----粉煤灰的最佳掺量（包括替代水泥量与超量之

和），kg/m3

T----混凝土的塌落度㎜

2、最佳掺量与混凝土强度等级的关系

在C10、C15低标号混凝土中，由于水泥用量较低、孔隙率大、和易性差，这时应当增加粉煤灰掺量，对混凝土中的粉集料进行补偿。经试验发现C15混凝土掺量100kg/m3，C10混凝土固定掺量在130kg/m3比较合理，能充分补充混凝土中的粉集料含量，使低标号混凝土表面也能光洁，有较好的外观质量。在C20及其以上，其最佳掺量随着混凝土设计强度等级的最大而增加。试验发现两者之间存在一定的比例关系，整理试验结果绘制如下图所示：

粉N0-07

煤灰最佳掺量

kg/m3砼强度等级Mpa

从图中可以看出，粉煤灰的最佳掺量与强度等级存在着比例关系，并随着塌落度的变化二变化。我们将前经验式修正为：

F？=2Q+kg/m3

式中：F？、T----同前

Q----混凝土设计强度等级Mpa

以C25混凝土为例，塌落度为60㎜，在相同原材料，标养条件下，粉煤灰材料分别取60、80、100、120kg/m3，我们各制取了25组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：

C25在塌落度为60㎜时粉煤灰不同掺量

混凝土各龄期强度对比表MpaN0-08

龄期