粉煤灰陶?;炷恋奶匦?/h1>
眾所周知,溫度升高時水泥水化的速率會顯著加快。研究表明:與20℃相比,30℃時硅酸鹽水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年來大型、超大型混凝土結構物的建造,構件斷面尺寸相應增大;混凝土設計強度等級的提高,使所用水泥標號提高、單位用量增大;又由于水泥生產技術的進展,使其所含水化迅速的早強礦物硅酸三鈣含量提高、粉磨細度加大,這些因素的疊加,導致混凝土硬化時產生的溫升明顯加劇,溫峰升高。舉一個典型的例子:97年北京一棟建筑物底層斷面為1.6m×1.6m的柱子,模板采用9層膠合板材料,施工季節(jié)為夏季,混凝土澆筑后柱芯的溫峰達到110℃。
在達到溫峰后的降溫期間,混凝土產生溫度收縮(也稱熱收縮)引起彈性拉應力;另一方面,混凝土水膠比的降低,又會使因水泥水化產生的自身收縮增大,同樣產生彈性拉應力;而混凝土的水灰比(水膠比)降低,早期水化加快,混凝土的彈性模量隨強度的提高而增大,進一步加劇了彈性拉應力增長;與此同時,混凝土的粘彈性,即對于彈性拉應力的松弛作用卻顯著地減小,這一切,都導致近些年來許多結構物在施工期間,模板剛拆除或以后不久就發(fā)現表面大量裂縫。除了凝固前的塑性裂縫以外,硬化混凝土早期出現的裂縫往往深而長(實際上不可見裂縫的長度和深度,要遠比可見裂縫大得多)。為了防止可見裂縫的出現,目前常采取外包保溫措施,以減小內外溫差,這種做法被認為是有效措施而迅速地得到推廣。但是沒有注意到:由于外保溫阻礙了混凝土水化熱的散發(fā),加劇了體內的溫升,混凝土體溫度升高,使水泥水化加速,早期強度發(fā)展更加迅速,因此也更容易出現裂縫,只是由于鋼筋的約束和對應力的分散作用,使少量寬而長的可見裂縫轉變?yōu)榇罅糠稚⒌牟豢梢娏芽p,它們將為侵蝕性介質提供通道,影響結構混凝土的耐久性。同時較大的彈性拉應力還可能引起鋼筋達到屈服點而滑移,從而可能影響結構的使用功能。
與水泥相比,粉煤灰受溫度影響更為顯著,即溫度升高時它的水化明顯加快。所以當混凝土澆注時環(huán)境溫度與混凝土體溫度較高時,對純水泥混凝土來說,由于溫升帶來不利的影響,而對摻粉煤灰混凝土來說,則不僅溫升下降,減小了混凝土因溫度開裂的危險,同時由于加快火山灰反應,還提高了28天強度。舉一個很有意思的例子:2003年在修建一條新鐵路時,其隧道襯砌曾嚴重地開裂,當時要求混凝土10h強度不低于12MPa;后來修改了規(guī)定:以隔熱的立方模型澆注的試件12h最高強度為6MPa;如果超過了,就要增加粉煤灰的摻量來更多地代替水泥。
以上說明:由于混凝土技術的進展,使混凝土可以在比較低的水膠比條件下制備,這就使粉煤灰在混凝土中的作用出現顯著地變化。而近些年來水泥活性增大、混凝土設計等級提高促使水泥用量增大,以及構件斷面尺寸加大,在混凝土體溫度上升的前提下,進一步促進了粉煤灰陶粒在混凝土中作用的發(fā)揮,以至可以說:粉煤灰在許多情況下可以起到水泥所起不到的作用,成為高性能混凝土必不可少的組分之一。