连载丨大掺量粉煤灰混凝土早期强度影响因素研究（2）

2.2 抗压强度影响分析

养护龄期1 d的混凝土抗压强度试验结果见表5。从表5中的k值可以看出，在1 d龄期时，粉煤灰掺量的增加，反而使抗压强度减小，随着砂子细度的增大，抗压强度也增大，养护温度越高，抗压强度越高。通过表中的R值发现，3个因素对抗压强度的影响作用：养护温度>粉煤灰掺量>砂子细度。

表5 1 d抗压强度试验结果

在1 d养护龄期时，养护温度对抗压强度的影响占主导作用，养护温度的增高，使试验构件能够快速上升强度，20 ℃常温养护条件下，试件强度正常增长，只能达到40 %左右，50 ℃水浴养护条件下，强度可达到55 %以上，80 ℃水浴养护条件下，强度达到了90 %以上。粉煤灰掺量在1 d龄期时对强度影响也很大，相比对照组结果，粉煤灰掺量增大时，抗压强度都呈现减小的趋势，同时发现20 %掺量与0 %掺量的强度接近。前期粉煤灰掺量大，混凝土水化反应较慢，强度增长也慢。掺量越大，这种影响越大。砂子细度在1 d龄期时对强度影响很小，细度越大，强度越高。

表6是养护龄期3 d的混凝土抗压强度试验结果。从表6中的k值可以看出，粉煤灰掺量、砂子细度、养护温度对抗压强度的影响规律与1 d龄期一致，通过表6中的R值发现，3个因素对抗压强度的影响作用：养护温度>粉煤灰掺量>砂子细度，但影响程度在发生变化。在3 d养护龄期时，养护温度对抗压强度的影响仍占主导作用，对于养护80 ℃的3组试件，强度几乎不再上升；对于养护50 ℃的试件，强度增加至65 %左右；常温养护20 ℃的试件，强度稳步上升。粉煤灰掺量对强度的影响作用依然很大，强度随着掺量增大而减小，混凝土前期的水化反应相比1 d龄期时在逐渐增长，通过对照组试验发现，掺量20 %的强度上升很快，几乎接近0 %掺量。砂子细度在3 d龄期时影响仍然很小，抗压强度随着细度的增大而提高。

表6 3 d抗压强度试验结果

养护龄期7 d的混凝土抗压强度试验结果见表7。从表7中的k值以及对照组数据可以看出，粉煤灰掺量增加时，抗压强度降低，粉煤灰掺量对抗压强度的影响在降低，经过7 d龄期的养护，前期的水化反应已经加快，抗压强度在快速提升，特别是第2组试件，前期掺量高，养护温度低，强度上升很慢，这时也已经达到60 %以上。砂子细度的影响规律没发生变化，但是通过R值发现对抗压强度的影响变大了，细度为2.2和2.6的较1.8的砂子强度高。养护温度的影响此时仍然很大,但相比1 d龄期时降低很多，此时养护80 ℃的试件，强度达到100 %，养护50 ℃的试件，强度增加至80 %以上，常温养护20 ℃的试件，强度也达到了70 %。

表7 7 d抗压强度试验结果

28 d龄期混凝土强压强度试验结果见表8，通过K值和对照组数据，发现在28 d龄期时抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而降低，20 %的掺量时已非常接近0 %掺量的混凝土，砂子细度越大，抗压强度越大，温度对抗压强度影响几乎很小。

表8 28 d抗压强度试验结果

通过图3发现，粉煤灰掺量因素对抗压强度的影响作用在前期大于后期，前期粉煤灰影响水化反应，后期粉煤灰促进二次水化反应，大掺量粉煤灰混凝土强度也快速上升；砂子细度的影响随龄期波动，整体影响程度接近；养护温度的影响在1 d龄期最小，随着龄期增加，影响不断减小，在28 d的影响几乎很小。

图3 不同因素在不同龄期的R值

图4是28 d龄期时不同粉煤灰和不同砂子细度的抗压强度对比，结合对照组试验结果可以看出，粉煤灰掺量在0 %~20 %时抗压强度相近，当掺量为20 %~60 %时，抗压强度降低，特别是第2组数据，当60 %掺量粉煤灰且养护温度为20 ℃时，抗压强度前期很低，在1d龄期10 Mpa左右，常温养护28 d，强度可达到使用要求的30 MPa以上，但依然低于高温养护的试件。

图4 28 d不同粉煤灰掺量抗压强度

试验结果说明，粉煤灰掺量的适量增高，不仅可以提高工作性能，还能保持抗压强度，掺量增加到40 %时，还可以进一步提高工作性能。虽然强度有所下降，但仍然能达到使用标准。粉煤灰掺入过多，其总表面积将大于浆体所能湿润的面积，细灰反而会聚成一团，不能分散到水泥浆体中，导致强度降低。砂子细度提高，抗压强度增大，细度模数为由2.2提高至2.6时，抗压强度提高幅度很小，说明砂子细度对抗压强度的影响也会呈现先增大后降低的规律；当砂子细度再增加，抗压强度会出现降低的现象。前期养护温度对试件的强度影响明显，帮助混凝土前期快速提高强度，龄期越长，养护温度的影响逐渐减小，对于大掺量粉煤灰混凝土的强度影响很大，前期能够很好地帮助大掺量粉煤灰上升强度，甚至影响后期的强度提升。

3 工程应用

大掺量粉煤灰混凝土已被应用在很多实际工程中，目前预制构件厂也逐渐开始使用，当混凝土中掺入适量粉煤灰时，不仅可以提高性能，还可以保持后期的抗压强度，节约成本，保护环境。大掺量粉煤灰混凝土的使用可为预制构件的发展提供新思路。

4 结论

大掺量粉煤灰混凝土通过掺加粉煤灰替代部分水泥，能显著降低成本，且可减少用水量、改善工作性能，有效降低混凝土的水化热。通过9组正交试验和1组对照实验，研究粉煤灰掺量、砂子细度、养护温度在不同龄期对抗压强度的影响规律，得到以下结论。

（1）粉煤灰掺量的适量增加（0 %~40 %）能提高混凝土的工作性能，但掺量过高（60 %）时，反而会降低混凝土的工作性能。

（2）通过正交试验的k值，发现粉煤灰掺量的增加，抗压强度减小，随着砂子细度的增大，抗压强度也增大，养护温度越高，抗压强度越高。通过R值可以看出3个因素在对3 d和7 d抗压强度发展的影响作用：养护温度>粉煤灰掺量>砂子细度，在28 d抗压强度发展的影响：粉煤灰掺量>砂子细度>养护温度。

（3）通过对照组试验，发现粉煤灰掺量增加时，抗压强度降低，大掺量粉煤灰混凝土的前期强度上升慢，后期可上升到使用强度。

（4）养护温度在前期对大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度影响很大，水浴80 ℃养护1 d时强度可以达到90 %以上，虽然后期影响较小，但对于粉煤灰掺量过高且前期温度低的试件，后期强度也不能上升到100 %。

（本文已完结）