粉煤灰对SCC工作性的影响

粉煤灰对SCC工作性的影响于嘉天津市房屋质量安全鉴定检测中心天津300000摘要:本文通过坍落扩展度试验和J环扩展度试验,研究了大掺量粉煤灰自密实混凝土的工作性.试验结果表明,在掺聚羧酸系减水剂的分散体系中,大掺量粉煤灰在发挥物理密实作用的同时,还具有辅助分散效应,掺用胶凝材料质量40~60%粉煤灰的SCC,初始及1小时扩展度、J环扩展度满足施工要求.大掺量粉煤灰可在SCC中发挥胶凝材料和细粉料双效作用关键词:自密实混凝土;大掺量粉煤灰;工作性中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1前言自密实混凝土( Self-Compacting Concrete,简称SCC)指混凝土拌合物不需要振捣仅依靠自重即能充满模板、包裏钢筋,并能够保持不离析和均勺性,达到充分密实和获得最佳的性能,属于高性能混凝土的一种粉煤灰是自密实混凝土较适用的活性外掺料,它具有“活性效应”、“界面效应”和“微集料效应”凹,并且当粉煤灰掺量大于胶凝材料质量的30%以后还具有明显的“减水效应”。本文以坍落扩展度及J环扩展度为指标,对大掺量粉煤灰自密实混凝土的工作性进行评价2试验21原材料胶凝材料:采用纯熟料硅酸盐水泥和Ⅰ级低钙粉煤灰。减水剂:丙烯酸类聚羧酸盐减水剂,使用前与羟基羧酸盐缓凝剂进行复配,以满足混凝土经时保塑要求。粗集料:表观密度2710kg/m3。以5-10mm、10-15mm和15-20mm的石灰石碎石按质量比50:25:25配制,紧密堆积密度为1590kgm3细集料:细度模数2.63的中砂,表观密度2609kg/m,紧密堆积密度1653kgm3。水:自来水22试验方法釆用坍落扩展度(SF)和图1所示J型环评价自密实混凝土工作性。J型环截面为30×25mm的矩形,钢质环的直径300mm,钢筋直径为l6mm,钢筋间距57.4mm。J型环高度为l00mm。试验时,将坍落度筒置于圆环中间,按照坍落度测试方法,测定混凝土穿越J型环的扩展度(JRF)。图1J型环实物照片试验时,分别测试SCC初始和60分钟的坍落扩展度与J型环扩展度。2.3混凝土配合比固定SCC单位用水量为170kg/m3、水胶比为0.36、粗集料紧密堆积体积为0.5m3m3粉煤灰用量分别为胶凝材料质量的40%、50%、60%,减水剂掺量为胶凝材料质量的0.3%。3试验结果分析与讨论3.1大掺量粉煤灰对SCC工作性的影响当粉煤灰掺量不同时,自密实混凝土的坍落扩展度以及用J环所测扩展度见图2、图3。坍落扩展度260粉煤灰掺量图2初始状态下扩展度222102020300粉煤灰掺量g图360分时扩展度由图2及图3可以看岀当粉煤灰掺量增加时,其坍落扩展度増加,J环所测扩展度増加,所以可以得出自密实混凝土的工作性提高,即其流动性能加强。其主要原因为粉煤灰具有形态效应。因为粉煤灰的形态效应中,最主要的是粉煤灰玻璃微珠颗粒所特有的物理形状。在水泥-粉煤灰-水系统中,球形的粉煤灰颗粒分布于水泥絮凝结构中,起到滚珠作用,使水泥颗粒的絮凝结枃解絮和颗粒扩散,同时可以降低混凝土内部的粘度和颗粒之间的摩擦力3.2大掺量粉煤灰辅助减水效应的作用机理根据本文的研究结果,当聚羧酸减水剂掺量一定时,掺用粉煤灰可以明显改善SCC的初始扩展度,且60min扩展度有所提高。通常情况下,粉煤灰中含有少量类似于活性炭的未燃组分,对减水剂具有较强的吸附力,当粉煤灰的“减水”作用大于炭吸附的负作用时,浆体的流动度提高;当粉煤灰的“减水”作用不足以抵消炭吸附减水剂造成的流动度损失时,浆体的流动度降低。在粉煤灰掺量小于胶凝材料质量的30%时,炭吸附起主导作用:粉煤灰掺量大于30%时,则“减水”作用处于主导地位。本文采用的粉煤灰掺量为40~60%,粉煤灰在胶凝材料中的辅助减水效应得到充分发挥聚羧酸系减水剂主要通过空间位阻效应对水泥起分散作用,其静电作用较弱3s。在大掺量粉煤灰的SC℃中,粉煤灰的负电特性补偿了聚羧酸系减水剂的静电斥力的不足,粉煤灰细颗粒吸附于带相反电荷的水泥颗粒表面,有效阻止了絮凝现象的发生,水泥颗粒被充分分散,从而使SCC自密实性能提高。粉煤灰中的球形光滑表面也可减少颗粒间的摩擦,有助于提高浆体的流动性能。同时,粉煤灰取代水泥,相应地减少了浆体中的C3A含量,使水泥水化速度减慢,有利于提高自密实混凝土工作性经时保持能力。因此,掺用聚羧酸系减水剂的大掺量粉煤灰自密实混凝土,由于空间位阻和静电作用双重分散机制的存在,表现出优良的扩展性能4结论根据试验结果分析与讨论,得出如下结论:(1)大掺量粉煤灰具有辅助减水作用。当减水剂用量一定时,随着粉煤灰用量增加大掺量粉煤灰自密实混凝土的坍落扩展度、J环扩展度及其经时保持能力都有所提髙。(2)以大掺量粉煤灰作为自密实混凝土的胶凝材料和填充材料,不仅改善了自密实混凝土的工作性,而且提髙了自密实混凝土的绿色度,从而实现高性能环境友好的新型混凝土材料。参考文献[]蒋亚清混凝土外加剂应用基础[M北京:化学工业出版社.20059[2JAitcin, P C. "The Art and Science of Durable High-Performance Concrete. "Proceedings of the Nelu SpiratosSymposium. Committee for the Organization of CANMET/ACI Conferences, 2003: 69-88[3] Kazuo Yamada, Shoichi Ogawa, Shunsuke Hanehara. Controlling of the adsorption and dispersing force ofpolycarboxylate type superplasticizer by sulfate ion concentration in aqueous phase []. Cement and ConcreteResearch,2001(31):375-383[4]李政,张德思粉煤灰对自密实混凝士流变性能的影响粉煤灰综合利用,2005(5):3-5[5]王栋民自密实混凝土(SCC)从科研向应用的转化一《自密实混凝土应用技术规程》CECS203:2006介绍[商品混凝土,2007(1)48-51