粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

第２９卷第２期

２

０１

１年２月

水电能源科学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒ

Ｖ０１．２９Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２

０

１１

文章编号：１０００—７７０９（２０１１）０２～００８７—０３

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

姜新佩，石欠欠，任益楼，高子兰

（河北工程大学水电学院，河北邯郸０５６０２１）

摘要：根据商品混凝土特性，通过板式混凝土早期抗裂试验，研究了不同掺量下粉煤灰对商品混凝土早期开裂性能的影响。试验结果表明，不同掺量下的粉煤灰对商品混凝土均起到了限裂的作用。试验中各组混凝土

的抗裂能力大小为ＦＡ－１０＞Ｆｔ３－１２．５＞ＦＣ一１５＞ＦＩＮ３０＞Ｆ（）－Ｏ。关键词：商品混凝土；粉煤灰；早期抗裂；试验中图分类号：ＴＵ５２８

文献标志码：Ｂ

商品混凝土亦称预拌混凝土，具有塌落度大、水泥用量大、水灰比大等特点。在商品混凝土浇筑后的早期阶段易产生裂缝，有的在混凝土拆模

后就产生裂缝。有的在浇筑后４～１２ｈ内出现裂

Ｔａｂ．１

表１粉煤灰混凝土配合比

ｏ＿ａｏＲｃｒｏｔｏ

Ｆｌｙａｓｈａｎｄ

ｍｉｘｒａｔｉｏｋｇ／ｍ３

缝；早期裂缝宽度可达毫米级以上，其贯穿深度可

达１０ｃｍ以上［１］。裂缝的产生不仅影响外观美，

更严重影响建筑物的安全及使用寿命。粉煤灰以其特有的物理化学性质在混凝土发展过程发挥了巨大作用。鉴此。本文经试验研究和分析，探讨了粉煤灰与商品混凝土早期约束收缩裂缝之间的关系，为研究粉煤灰影响商品混凝土的早期抗裂性能提供参考。１

性试验设计和评价方法。直观反映混凝土裂缝随龄期的变化。操作简单，能快速了解混凝土的干缩性能，并可模拟早期收缩开裂敏感的板式结构收

缩状态。

试件尺寸为６００ｍｍ×６００ｍｍ×６３ｍｍ的

平面薄板，边框内设ｊ＆ｌＯｍｍ、间距６０ｍｍ的双排

试验原材料与试验方法

（１）主要原材料。①水泥。新峰水泥厂生产

螺钉，上层为短钢钉（长５０ｍｍ）、下层为长钢钉

（长１００ｍｍ）。两种螺钉间隔交错分布，便于浇

筑的混凝土填充密实，当浇筑后的混凝土发生收缩时。四周将受这些螺栓的约束；在底面铺一层塑料薄膜，可减少对混凝土的约束并防止水分的蒸发。

（４）试件制作。混凝土试件采用５种掺量粉煤灰的混凝土浇筑，每种粉煤灰掺量试件制作两组。浇筑成型后，试件在温度（２２士３）℃、湿度（６０士

５）％的环境中静置２０ｍｉｎ后，打开风扇，连续观测３ｄ裂缝，试件的中心风速３～４ｍ／ｓ并保持一

的４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥，初凝时间１２５ｍｉｎ，终凝时间２５０ｍａｎ。②石子。表观密度２堆积密度ｌ

度１

５８０ｋｇ／ｍ３，

４２０ｋｇ／ｍ３，含泥量０．４％，针片状含

５２０

量７．８％。③砂。表观密度２

４００

ｋｇ／ｍ３，堆积密

ｋｇ／ｍ３，含泥量１．５％，泥块含量０．２％，

轻物质含量０．５％，细度模数２．３８，级配所属区为Ⅱ区。④拌合水。自来水。⑤粉煤灰。邯郸电厂所产一级粉煤灰，细度９．２％，需水比９１％，烧失量４．０％，含水率０．７％，三氧化硫含量２．０％。⑥减水剂。泵送萘系减水剂。

（２）试验配合比。见表１。

（３）试验方法。采用《混凝土结构耐久性设计与施工指南》［２］中推荐的混凝土（砂浆）早期抗裂

收稿日期：２０１０—０９—１５。修回Ｅｌ期：２０１０－１１一０２

直吹风。试验中记录首条裂缝出现的时间（以最

小刻度０．０２ｍｍ的裂缝显微镜观测到为准）、不

同时间段裂缝的数目及最大的裂缝宽度等。

混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法标准》［３’进行，采用１００

１００

ｍｍ×１００ｍｍ×

ｍｍ的试件，浇筑后在温度为（２０士５）℃的环

基金项目：河北省建设厅科研基金资助项目（２００８—１２８）

作者简介：姜新佩（１９６１一），男．博士研究生．研究方向为水工结构．Ｅ－ｍａｉｌ：Ｊｉａｎｇｘｉｎｐｅｉ２００６＠１６３．ｃｏｒｎ

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

８８

水电能源科学

境中静置２４ｈ，拆模后立即移人温度为（２０±

２）℃、相对温度为９５％以上的标准室中养护。分

表３不同粉煤灰掺量下商品混凝士开裂时间关系

Ｔａｂ．３

Ｃｒａｃｋｉｎｇｔｉｍｅｏｆ

ｃｏｎｃｒｅｔｅ

ｗｉｔｈ

别测其３、２８ｄ的抗压强度。以便分析不同掺量的粉煤灰对混凝土强度的影响。

编弓

Ｆ（）－０ＦＡ－１０

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｌｙａｓｈ

时间／ｒａｉｎ

７２４５４８

编号

ＦＣ一１５

时问／ｒａｉｎ

５４４０

ＦＤ－３０

２试验结果及分析

２．１

Ｆ＆１２．５

加粉煤灰后改善了混凝土拌合物的流动性，使混

不同粉煤灰掺量下商品混凝土的参数比较表２为不同粉煤灰掺量下商品混凝土的基本参数。由表可知，掺加粉煤灰对改善商品混凝土的流动性起显著作用，坍落度提高约８％～２１％，其中以粉煤灰掺量为１２．５％和３０．０％的坍落度提高最大（２１．６％），其扩展度亦有所增加。其原因是粉煤灰的颗粒形态作用的结果。显微镜下显示粉煤灰中含有５０％～７０％的玻璃微珠嘲，粒形完整，表面光滑，能均匀分布于水泥颗粒之间，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质。

表２不同粉煤灰掺量下商品混凝土基本参数Ｔａｂ．２

Ｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ

ｃｏｎｃｒｅｔｅ

凝土拌合物孑Ｌ隙水压力发展速度减慢，在试件振捣后在混凝土集料表面形成一层水膜，在吹风条件下表层水蒸发速率较快、失水收缩形成裂缝。这类裂缝在混凝土浇筑后６ｈ内发展较为迅速，呈现细而长的特点，多分布在平板的中部。掺加粉煤灰后裂缝多出现在浇筑后的１ｈ之内，出现的时间较早，这也是商品混凝土裂缝的特点。

表４为不同粉煤灰掺量下商品混凝土的早期开裂结果。通过试验观测可知，①平板试验所产生的裂缝多为塑性收缩裂缝及干燥裂缝约占总裂缝的４４％～７３％，其中以ＦＢ－１２．５的比例最大（７３．０％），ＦＡ一１０最小（４３．２％）。此类裂缝多呈现龟裂状，发展方向纵横交错、毫无规律，并易贯通形成一体；裂缝长度从十几毫米至３００多毫米，宽度多在０．０４～０．２０ｍｉｌｌ之间，多为浅表性裂缝。②在试模的４个边角附近及长短螺栓交错分布处也是裂缝分布的密集区。从结构上讲，４个边角处混凝土所受的约束作用最大，因此收缩产生的拉应力相应就最大，这样收缩裂缝也较易在

ｕｎｄｅｒ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｌｙａｓｈ

对混凝土的抗压强度，随着粉煤灰的掺量增加，混凝土早期３、２８ｄ的强度逐渐降低。试验表明｛５１，当水胶比为０．５时，混凝土强度在粉煤灰掺量为４０％时出现了转折，并非呈平滑的下降趋势。

９０

此处产生，裂缝宽度也较大。同时，在边角区域内布置的螺栓与混凝土一起形成钢筋混凝土结构，对混凝土起到了增强作用，并阻止裂缝的扩展‘７１。而长短螺栓交错分布处混凝土受到的约束较边角处相对薄弱，产生的裂缝约占总裂缝的１％～５％，但易与板中部的塑性收缩裂缝及干燥裂缝连通，形成较大的裂缝。③由于振捣不均等原因，在一些大的粗集料四周出现干燥收缩裂缝，呈辐射状，一般沿粗集料周边，与其他裂缝连通不多。２．３掺入粉煤灰的商品混凝土性能分析

比较ＦＯ一０组与其他４组可知，掺加粉煤灰后相同时间内裂缝的数目、长度及最大宽度均有所减少，商品混凝土的抗裂性能明显改善（图Ｉ、２）。

ｄ后在掺量较小情况下，粉煤灰混凝土的强度

接近普通混凝土，１ａ后甚至超过普通混凝土耶］。２．２裂缝出现时间与数量的比较与分析

表３为商品混凝土出现首条裂缝时间与粉煤灰掺量之间的关系，首条裂缝的出现时间以混凝土试件浇筑完成时为基准，取试验中两块试件的平均值。由表可知，掺加粉煤灰并未推迟商品混凝土出现裂缝的时间。反而首条裂缝出现的时间有所提前，这是由于商品混凝土的流动性较大，掺

Ｔａｂ．４

Ｃｒａｃｋｉｎｇ

表４不同粉煤灰掺量下商品混凝±的早期开裂结果

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｌｙａｓｈ

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

第ｚ９卷第２期

姜新佩等：粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

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组浇筑后７２ｈ的裂缝宽度相同，但ＦＯ－０组在浇

筑后２４ｈ后就产生０．５６ｍｍ宽的裂缝，而ＦＡ一１０组在７２ｈ后产生，且其他各组最终裂缝宽度均较ＦＯ一０组降低很多。

图１

ＦＯ一０组裂缝整体与局部放大图

３

结语

Ｆｉｇ．１

Ｗｈｏｌｅａｎｄｐａｒｔｉａｌｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔｃｒａｃｋｓ

针对商品混凝土浇筑后早期裂缝可能影响建

ｏｆＦＯ一０ｇｒｏｕｐ

筑物安全的问题，在商品混凝土中掺人不同量的粉煤灰进行了试验。结果表明，不同粉煤灰掺量下的商品混凝土能够满足结构强度的要求。对抑制商品混凝土早期约束收缩裂缝有显著作用，尤其是在后期对商品混凝土的裂缝发展起到了抑制和细化的作用。

图２

ＦＡ－１０组裂缝整体与局部放大图

参考文献：

Ｆｉｇ．２

Ｗｈｏｌｅａｎｄｐａｒｔｉａｌｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔｃｒａｃｋｓ

［１］黄士元．高性能混凝土发展的回顾与思考［Ｊ］．混凝

ｏｆＦＡ－１０ｇｒｏｕｐ

土，２００３（７）：３－９．

其原因如下：①粉煤灰的物理形态。一级粉煤灰［２］中国工程院土木水利与建筑学部．混凝土结构耐久细度较小。比表面积大。玻璃微珠含量高，使粉煤性设计与施工指南（ＣＣＥＳ０１—２００４）［Ｓ］．北京：中国

灰的活性增加，填充效应提高，改善了商品混凝土建筑工业出版社，２００５．

的和易性、流动性，延缓了裂缝的出现。②加入粉［３］中国建筑科学研究院，清华大学，同济大学材料科

煤灰后混凝土泌水量减少，改善了骨料、浆体间的学与工程学院，等．普通混凝土力学性能试验方法标准（ＧＢ／Ｔ５００８１—２００２）Ｅｓ］．北京：中国建筑工业出

界面粘结和水泥水化物的结构，使水泥颗粒的水版社。２００３．

化更均匀、水化物结构更密实，提高了混凝土的抗［４］沈旦申．我国粉煤灰利用科学技术的可持续发展

裂性能。此外，粉煤灰还具有减缓混凝土早期收［Ｊ］．建筑材料学报，１９９８，１（２）：１７０—１７４．

缩作用，随粉煤灰掺量的加大，混凝土早期收缩的［５］李建友．大掺量粉煤灰高性能混凝土研究及应用

降幅也增大ｎ］。③加入粉煤灰后混凝土拌合物中［Ｄ］．天津；天津大学，２００６．

未水化的粒子增多，可产生有利的中心质效应［６］钱觉时．粉煤灰特性与粉煤灰混凝土［Ｍ］．北京：科

圈［９］，增强骨料、浆体间的界面过渡层，形成以优学出版社，２００２．

质水泥为中心的多元胶凝体系［１０１，从而有效抑制［７］高小建，何忠茂，杨英姿．等．周边约束状态下板式

裂缝的开展。

混凝土早期开裂及收缩应变的分布［Ｊ］．硅酸盐学

从出现裂缝长度及单位面积裂缝数量看，加报，２００４，３２（３）：３３４—３３９．

［８］孟凡深。王子敬．混合料对混凝土收缩影响及收缩模入粉煤灰的混凝土抗裂性能依次为ＦＡ一１０＞型分析［Ｊ］．水电能源科学，２００９，２７（５）：１６３—１６５，６１．

ＦＢｌ２．５＞Ｆｃ－１５＞ＦＤ－３０＞ＦＯ－０。Ｆ舡１０、ＦＢ－１２．５、［９］吴中伟．廉慧珍．高性能混凝土［Ｍ］．北京；中国铁道

ＦＣ－１５、ＦＤ一３０各组浇筑后７２ｈ裂缝的数量仅占出版社，１９９９．

ＦＯ－０组的４８％、６６％、７３％、５７％，裂缝数量大幅［１０］张来新，田育功．大体积薄壁结构高性能混凝土抗

降低。从裂缝出现时间看，虽然ＦＡ一１０组与Ｆ０—０

裂研究［Ｊ］．水电能源科学，２０１０，２８（３）：１１２—１１４．

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＦｌｙＡｓｈ

ｏｎ

ＥａｒｌｙＡｎｔｉ’ｃｒａｃｋｉｎｇ

ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＣｏｎｃｒｅｔｅｓ

ＪＩＡＮＧＸｉｎｐｅｉ，ＳＨＩＱｉａｎｑｉａｎ，ＲＥＮＹｉｌｏｕ。ＧＡ０Ｚｉｌａｎ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｄａｎ０５６０２１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ０ｎ

ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｌｙａｓｈｏｎｅａｒｌｙａｎｔｉ－

ｃｒａｃｋｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ

ｉｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｅａｒｌｙａｎｔｉ—ｃｒａｃｋｉｎｇ

ｔｅｓｔ

ｏｆｐｌａｔｅ

ｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ

ｃｏｎ‘

ｃｒｅｔｅ

ｐｌａｔｅｅｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｔｅｓｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｌｙａｓｈｐｌａｙ

ａｎ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎａｎｔｋｃｒａｃｋｉｎｇｏｆ

ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ．ａｎｄｔｈｅａｎｔｉ—ｃｒａｃｋｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅａｃｈｇｒｏｕｐ

ｉｎ

ｔｅｓｔ

ａｒｒａｎｇｅｓ

ｉｎｏｒｄｅｒｏｆｓｉｚｅｉｓ：ＦＡ－１０，ＦＢＰｌ２．５，

ＦＣ－１５．ＦＤ－３０．Ｆ（）－０。

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｆｌｙａｓｈ；ｅａｒｌｙ

ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｔｅｓｔ

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

粉煤灰对商品混凝土早期抗裂性能的试验研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

姜新佩， 石欠欠， 任益楼， 高子兰， JIANG Xinpei， SHI Qianqian， REN Yilou，GAO Zilan

河北工程大学水电学院,河北邯郸,056021水电能源科学

WATER RESOURCES AND POWER2011,29(2)

参考文献(10条)

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本文链接：/Periodical_sdnykx201102028.aspx

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