侯芳芳　耿晓杰

摘 要：文章主要对HCSA膨胀剂的掺量对大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度和碳化深度进行了研究。结果表明：6%膨胀剂掺量的混凝土，28d龄期时，抗压强度提高8MPa，碳化深度减小0.7mm，70d龄期时，抗压强度提高12MPa，碳化深度减小1.7mm；10%膨胀剂掺量的混凝土内部结构已经被胀坏；膨胀剂掺量为6%的混凝土，随着粉煤灰掺量的增大，抗压强度逐渐减小，碳化深度逐渐增大，但与不掺膨胀剂的混凝土相比，抗压强度和抗碳化能力显著增强。

关键词：HCSA膨胀剂；大掺量粉煤灰；抗压强度；碳化深度

长期以来，国内外在混凝土中掺加大量的粉煤灰，绝大多数情况都是在早期强度要求不高的大体积混凝土中使用。水胶比的降低以及高效减水剂的使用虽然使得掺加粉煤灰的混凝土性能有很大改善，但对于提高大掺量粉煤灰混凝土的早期强度、早期的抗碳化性能及补偿收缩方面，效果还是很有限。

我国膨胀剂的开发和应用已有20多年历史，国内外很多学者对同时掺加膨胀剂和粉煤灰的混凝土也做了相关的研究，但大多数的研究都是针对混凝土的膨胀率、养护条件、补偿收缩和水灰比等方面，对于膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度和抗碳化性能方面的研究却很少。

文章针对大掺量粉煤灰混凝土在使用过程中出现的早期强度低，收缩量大，早期结构疏松和抗碳化性能差等现象，研究掺加适量的膨胀剂对提高大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度和抗碳化能力的影响。

1 原材料及试验方法

1.1 试验用原材料

（1）水泥：采用北京金隅水泥厂生产的金隅牌 P.O.42.5水泥，品质符合GB175-99的规定，以下为该水泥相关的各项指标：

（2）粗骨料：碎石，最大粒径为25mm，表观密度为2650Kg/m3。

（3）细骨料：细度模数Mx=2.6，堆积密度1660Kg/m3，表观密度2560Kg/m3，含泥量7.2%，空隙率42.9%。

（4）外加剂：采用萘系减水剂（固体含量为40%）。

（5）粉煤灰：采用Ⅱ级粉煤灰，细度11.2（45μm筛余量），需水量比102%，其化学成分见表2。

（6）膨胀剂：采用中国建筑材料科学研究总院研制、天津豹鸣股份有限公司生产的HCSA高效混凝土膨胀剂，性能符合现行国家行业标准JC476-2001《混凝土膨胀剂》。

1.2 试验方法及混凝土的配合比

粉煤灰掺量（55%）和养护时间（7d）保持不变的条件下，试验通过变化HCSA膨胀剂的掺量来研究膨胀剂的掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗压强度和碳化深度的影响，配合比如表3所示。其中养护7d是混凝土成型后，带模湿养护7天。

2 验结果与分析

2.1 HCSA膨胀剂的掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的影响

混凝土的抗压强度随HCSA膨胀剂的掺量和龄期变化曲线如图1所示。从图中可以看出，6%膨胀剂掺量的混凝土能明显提高混凝土的抗压强度。由表4可知，与不掺膨胀剂的混凝土相比，6%膨胀剂掺量的混凝土，7d龄期时，抗压强度提高3MPa，14d龄期时，抗压强度提高6MPa，28d龄期时，抗压强度提高8MPa，70d龄期时，抗压强度提高12MPa。这是由于膨胀剂的水化造成的，因此，掺加膨胀剂的混凝土强度要比不掺膨胀剂的高。（下转第310页）

由表4可知，10%膨胀剂掺量的混凝土7d抗压强度要比不掺膨胀剂的低，且在带模湿养护7d拆模时，由于模具的约束作用，很难拆模。这说明10%膨胀剂掺量的混凝土膨胀量过大而使混凝土内部结构被胀坏，因而没有6%膨胀剂掺量的混凝土抗压强度高。由此我们也可以看出，在该试验条件下，膨胀剂的掺量不能超过10%。

2.2 HCSA膨胀剂的掺量对大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响

图2 HCSA掺量对大掺量粉煤灰混凝土碳化深度影响曲线

由图2可以看出，大掺量粉煤灰混凝土中掺加膨胀剂可以提高混凝土的抗碳化能力。掺加6%的HCSA膨胀剂对改善大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化能力有显著效果，膨胀剂掺量为10%时，对大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化能力的改善不是很明显。28d之前碳化速率比较缓慢，28d之后碳化速率较快，70d龄期时，膨胀剂掺量分别为0%、6%、10%的混凝土碳化深度分别为5.7mm、4.0mm、5.2mm。原因可能是随着膨胀剂掺量的增大，反应生成的钙矾石也越来越多，很好的填充了混凝土结构的孔隙和空隙，抵消了混凝土硬化早期产生的体积收缩，减小了孔隙率，使得混凝土的结构更加密实，从而提高了混凝土的抗碳化能力，但当膨胀剂的掺量超过一定限度时，膨胀剂的膨胀作用就可能使混凝土结构疏松，内部产生细裂纹，严重的甚至将混凝土胀裂，从而使得很容易的就侵入到混凝土结构的内部，掺加10%膨胀剂的混凝土抗碳化能力低于6%膨胀剂掺量的混凝土可能就是这个原因，所以在实际工程中，要严格控制膨胀剂的掺量，并不是膨胀剂掺的越多越好。

3 结语

（1）掺加适量的HCSA膨胀剂能提高大掺量粉煤灰混凝土的抗压强度和抗碳化能力。粉煤灰掺量为55%时，6%膨胀剂掺量的混凝土，28d龄期时，抗压强度提高8MPa，碳化深度减小0.7mm，70d龄期时，抗压强度提高12MPa，碳化深度减小1.7mm；10%膨胀剂掺量的混凝土内部结构已经被胀坏。

（2）粉煤灰掺量一定时，HCSA膨胀剂的掺入能显著增强混凝土的抗压强度和抗碳化能力。45%掺量的大掺量粉煤灰混凝土，抗压强度增大4MPa，碳化深度减小0.8mm；55%掺量的大掺量粉煤灰混凝土，抗压强度增大12MPa，碳化深度减小2mm。

参考文献

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