水泥杆掺加粉煤灰对强度有什么影响?老孙的厂子为了降低生产成本,打算在混凝土里掺加粉煤灰替代部分水泥。但车间主任担心粉煤灰会降低水泥杆强度,坚决反对。老孙决定用试验数据说话,在实验室里做了好几组对比试验,把粉煤灰对电杆混凝土的影响摸了个底朝天。
先说结论:合理掺加粉煤灰不仅不会降低强度,反而能提高混凝土的后期强度和耐久性。但前提是掺量要控制、品质要合格、养护要跟上。盲目大掺量或者用了劣质粉煤灰,确实会出问题。
老孙的试验设计是这样的:基准组用纯PO42.5水泥配制C50混凝土,另外三组分别掺加百分之十五、百分之二十五和百分之三十五的II级粉煤灰,替代等质量的水泥。所有组的水胶比保持一致,测试3天、7天、28天和90天抗压强度。
试验结果和老孙预想的不太一样。3天强度:掺粉煤灰的各组都比基准组低,而且掺量越高,早期强度越低。掺百分之十五的低了约百分之八,掺百分之三十五的低了将近百分之二十。车间主任看到这个数据更有底气反对了,说早强不够影响脱模和周转。
但7天强度的情况就开始反转了。掺百分之十五的组已经追平基准组,掺百分之二十五的组低了约百分之五。28天强度:掺百分之十五的组反而比基准组高了约百分之五,掺百分之二十五的组基本持平。90天强度:掺百分之十五的组高出基准组约百分之十,掺百分之二十五的组也高出约百分之六。
老孙把这个结果给技术顾问一看,对方说完全符合粉煤灰的火山灰效应规律。粉煤灰中的活性氧化硅在早期不参与水化反应,所以早期强度偏低。但随着龄期增长,粉煤灰和水泥水化产生的氢氧化钙发生二次反应,生成额外的水化硅酸钙凝胶,填充混凝土孔隙,后期强度就反超了纯水泥混凝土。
老孙最后定的方案是:普通电杆混凝土掺加百分之十五到二十的粉煤灰,既能降低成本,又不影响28天强度。预应力电杆因为要求早期强度高、脱模快,掺量控制在百分之十以内,或者改用早强型粉煤灰。
粉煤灰的品质控制是关键。老孙只买正规电厂的II级及以上粉煤灰,每批次检测细度、烧失量和需水量比。烧失量高的粉煤灰含碳量大,会吸附外加剂,造成混凝土工作性不稳定。需水量比高的粉煤灰会增加混凝土用水量,间接降低强度。
养护条件对掺粉煤灰混凝土尤为重要。老孙发现,同样掺百分之二十粉煤灰的试块,标准养护28天强度比自然养护的高了约百分之十二。粉煤灰的二次水化反应需要充足的水分和适宜的温度,蒸养时温度控制在60到70摄氏度、湿度保持在百分之九十以上,效果最理想。
老钱提醒老孙,掺粉煤灰的混凝土碳化速度比纯水泥混凝土略快,因为粉煤灰消耗了混凝土中的碱性物质。用于电杆时,要保证保护层厚度足够,表面密实无缺陷,必要时刷一层防碳化涂料。老孙按照这个建议调整了工艺,这几年掺粉煤灰的电杆没有出现耐久性问题。