大掺量粉煤灰混凝土在大体积混凝土工程中的应用.pdf

文章编号：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 3 0 0 3 ； 应甩 研究： 大掺量粉煤灰混凝土在大体积混凝土工程中的应用 Ap p l i c a t i o n Hi g h V o l u me F l y As h Co n c r e t e i n M a s s Co n c r e t e En g i n e e r i n g 李中原，辛酉阳，李修忠 ( 黄淮学院建筑 工程 系，河南驻马店4 6 3 0 0 0 ) 摘要 ：概述 了大掺 量粉 煤灰 混凝土 的定义 、技 术指标 及配合 比设计 。通过 工程 实例 分析 ，提 出 了大掺 量粉 煤灰 混凝土在 工程 中的应用和使用中的注意事项，并展望了粉煤灰混凝土的前景。 关键词 ：大掺 量粉煤 灰混凝 土 ；配合 比设计 ；性能 与应用 中图 分 类号 ：TU5 2 8 2 文献 标 识码 ：A Abs t r ac t ：Th e d e fini t i o n， t e c hn i c a l s p e c i fic a t i on s a nd mi x de s i g n of l a r ge vo l u me f l y a s h c o nc r e t e a r e s u mma r i z e d Thr o ug h e ng i ne e r i ng c as e ，t h e pa pe r p r e s e nt s t he a pp l i ca t i o n a nd a t t e nt i o n of l a r ge vo l u m e f l y a s h c o nc r e t e i n e ngi ne e r i ng，a nd mak e s p r o s pe c t s f o r fly a s h c o nc r e t e a pp l i c a t i o n ， Ke y wo r ds ：l a r g e v ol u me fly a s h c o nc r e t e ；mi x d e s i g n；p e r f or ma nc e a n d a p pl i c a t i o n 0前 言 近年来，大掺量粉煤灰混凝土 ( H i g h V o l u m e F l y A s h C o n c r e t e 简称 H V F A C)已13 趋发展成熟，并逐步在桥梁、 道路、水利、房建、港口等工程中得到广泛的应用。大掺 量粉煤灰混凝土是随着现代混凝土技术的进步而发展起来 的一种经济的绿色高性能混凝土，在混凝土中掺入粉煤灰， 不但能部分代替水泥，降低工程造价， 更能改善和提高混 凝土的性能，是高性能混凝土的理想掺合料。 1粉煤灰的主要成分及技术指标 粉煤灰为粒径 1 5 0 m的微细玻璃体球形颗粒，以 二氧化硅 ( S i O ： ) 为主要成分，含有少量 的氧化钾 ( 1 ( 2 0)、 氧化钠 ( N a 0)， 是优良的活性混合材料。粉煤灰中的化 学成份含有大量活性二氧化硅 ( S i 0 z ) 及氧化铝 ( A 1 0 ， )， 在潮湿的环境中与氢氧化钙 ( C h ( O H ) )等碱性物质发生 化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，对 混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高 混凝土的抗渗、抗腐蚀能力。粉煤灰中粒径很小的微珠和 碎屑，在水泥石中可以相当于未水化的水泥颗粒 ，极细小 的微珠相当于活泼的纳米材料，能明显的地改善和增强混 凝土的结构强度，提高致密性” 。 I I 级粉煤灰技术指标：烧失量 8 0 0 ，含水量 1 0 0 ， 3 0 COALASH 4 20 10 三氧化硫 ( s O ， ) 含量 3 0 0 ，细度 ( 用 8 0 m方孔筛筛 余 ) 2 5 ，需水性 ( 粉煤灰净浆标准稠度需水量，以重 量计 ) 1 0 5 。 2掺和粉煤灰的混凝土配合比设计 2 1掺和粉煤灰的混凝土配合比设计 按下列步骤进行： ( 1 )按设计要求进行普通混凝土基准配合比设计， 选择粉煤灰取代水泥率 (B c)。 ( 2 ) 根据所选用的粉煤灰取代水泥率 (B C )，计算 出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量 ( m e ) 。 m c = m c o( 1 8 c ) 式中：m c o 为每立方米混凝土的水泥用量 ( k g ) 。 ( 3 ) 选择粉煤灰超量系数 ( 6 c ) 。 ( 4) 根据超量系数 (6 e )，求出每立方米混凝土的 粉煤灰掺量 ( m O 。 m r =8 e( m c o - m c ) ( 5 )计算每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和 细集料的绝对体积，求出粉煤灰超出水泥的体积 ，并扣 除同体积的细集料用量。 m s = m s o -( m c P c + m f P f - m s o P C ) P C 式中：m s为每立方米粉煤灰混凝土的细集料用量 ， D c 为细集料的湿密度，P f 为粉煤灰密度，m s o为混凝土 基本配合比细集料用量。 ( 6) 粉煤灰混凝土的用水量 ，按基准配合比的用水 量取用，粗集料也同样按基准配合比取用。即： m w= m w o mg mg o 式中：m w为每立方米粉煤灰混凝土的用水量，m w o 为每 立方混凝土基本配合比用水量 ，m g为每立方米粉煤灰混 凝土粗集料用量，m g o为每立方米混凝土基本配合比的粗 集料用量。 ( 7 )根据计算的掺粉煤灰混凝土配合比，通过试配， 在保证设计所需和易性的基础上，进行混凝土配合比的调 整。 ( 8 ) 根据调整后的配合比，提出现场施工用的掺粉煤 灰的混凝土配合比。 2 2大掺量粉煤灰配合比工程实例 粉煤灰在混凝土中掺和技术，通过合理配合比分析， 既能改善混凝土拌合物的和易性，便于施工操作，又能保 证施工质量。同时减少了水泥用量，节约成本，经济效益 比较显著呤 。该技术在驻马店市电信综合楼工程中得到了 很好采用。 2 2 1工程概况 该工程为驻马店市电信综合生产楼工程，建筑面积为 2 4 5 7 5 m ，高度为 1 1 6 8 m ， 高级混凝土框架一 剪力墙体系， 基础底板为大体积混凝土。 2 2 2 混凝土材料选用 水泥：回生牌 4 2 5级矿渣水泥 ，R 3 = 2 5 3 MP a ，R 2 8 = 51 7 MP a： 砂：板桥水库河沙，级配符合 I区要求，细度模数 为 3 2 ； 石子：5 3 1 5 m m碎石，单粒级合格； 外加剂：J K W一 3多功能防水剂，集防水、抗渗、缓 凝、泵送、减水、高强为一体； 粉煤灰：干排I I 级粉煤灰， 其性能配比 见表1 。 表 1 粉煤灰的性能配比 2 2 3配合比要求及试配 设计强度等级为 C 4 0 ，抗渗等级为P 8 ，泵送坍落度 1 4 0 1 6 0 m m，缓凝时间 5 - 6 h ，不同方案的混凝土配合比 及性能见表 2 - 4 。 表 2 混凝土配合比 k g m 2 2 4施工现场配合比与工作量 工程实践证明，施工现场配合比应按 2号水泥配合比 执行，现场实测坍落度为 1 6 0 m m，重为 2 3 8 5 k g m ，凝 结时间：初凝为 4 0 0 m i n ，终凝为 6 5 5 m i n ，2 8 d抗压强 度结果见表 5 。 表 5 基础底板 2 8 d混凝土强度 现场观察到掺量粉煤灰及掺外加剂的高性能混凝土的 和易性、黏聚性、保水性、流动性大，无离析泌水现象， 混凝土水平泵送 5 5 m( 3 个弯管 )，垂直泵送 4 5 m( 3 个 弯管 )，泵送一次成功，泵送性能良好，现场制作的抗渗 混凝土试件在 2 5 M P a 水压下，渗水高度平均值为5 6 m m， 在基础底板大体积混凝土施工中大幅度降低了混凝土最 大温升的峰值，降低了内外浇注带的温差， 从而减少了早 期热裂缝的出现机率。由于其后期反应持续时间长，混凝 土降温速率低， 避免了在降温过程中出现的温差过大现象， 从混凝土强度可以看出其质量均匀性得到很大的改善，从 而减少 了混凝土温度裂缝 。 3大掺量粉煤灰混凝土性能 大掺量粉煤灰混凝土是把粉煤灰看作混凝土的一个独 立组分，采用化学和机械的方法来尽量减小水胶比，粉煤 灰对混凝土强度的发展作用明显提前，这样粉煤灰掺量可 4 2 0 1 0 粉煤灰 3 1 已比普通混凝土明显增大，粉煤灰的效用能得到充分的发 挥，经济效益显著。大掺量粉煤灰混凝土由于其良好的工 作性能、 使用性能和优异的耐久性能， 必定是绿色高性能 混凝土发展的一个重要方向。但是由于观念以及技术上的 障碍，人们在粉煤灰的掺量问题上一直持比较保守的态度， 但从表 2 4可以看出，粉煤灰用量占胶凝材料总量 2 5 4 0 的采用高掺量粉煤灰和多功能防水剂施工的混凝土， 不但后期强度相当高，而且关键的是早期强度也明显提高， 7 d强度基本接近基准混凝土强度值，满足了设计施工要 求，很好地解决了粉煤灰混凝土早期强度问题，即使粉煤 灰掺量高达 4 0 ，其 2 8 d抗压强度、抗渗性能均能满足 设计要求，且有更大的安全储备。 根据对粉煤灰混凝土工作性能、力学性能的分析，还 应该注意其变形性能和耐久性问题，综合考虑各方面因素。 目 前，工程上要确定粉煤灰一个适宜掺量的大掺量也许还 不太现实，因为现在在工程中应用着各种外加剂，不同的 外加剂对粉煤灰的掺量要求不尽相同” 。笔者认为所谓大 掺量粉煤灰取代水泥量应控制在 3 0 左右，超量系数应 控制在 1 5左右，这样不但可满足工程需要，而且会有巨 大的经济效益。 4使用大掺量粉煤灰混凝土应注意的问题 ( 1 ) 配制混凝土的集料级配要良好，以减小空隙率， 利于水胶比降低，保证使用效果。 ( 2 ) 必须采用强制式搅拌机拌合大掺量粉煤灰混凝土 。 ( 3) 粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的 外观十分黏稠，使其在运输和浇筑过程中不易离析 ， 这对 改善均匀性有明显好处。混凝土浇筑后，要及时喷洒养护 剂或覆盖外露表面，无须喷雾或浇水养护。 ( 4 ) 气温过低时，要采用保温养护措施 ，使混凝土硬 化和强度发展满足施工要求。 5结 论 普通水泥混凝土作为目 前应用最广泛的建筑材料，其 资源、能源与环境问题十分突出，必须及早解决，否则将 成为不可持续发展的材料 ，而大掺量粉煤灰混凝土正是 大量节约资源、能源、减轻地球环境负荷及维护生态平衡 的绿色高性能混凝土， 发展大掺量粉煤灰混凝土是实施可 持续发展战略的重要举措。 参考文献 【 1 】钱觉时 粉煤灰特性与粉煤灰混凝土 M】 _ j E 京：科学出版社，2 0 0 2 【 2 李浩，施养杭 粉煤灰混凝土及其在混凝土工程中的应用 J 】 基建优化， 2 0 0 6 ( 2)：1 0 0 - 1 0 3 3 马志霞，李金奎，侯瑞珀，不同掺量粉煤灰混凝土强度试验研究 J 河 北建筑科技学报，2 0 0 5 ，2 2( 4 )；3 2 3 4 4 】刘跃伟，卢俊，孔德玉 大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究 J 粉煤灰 综合利用，2 0 0 6( 1 )：4 0 4 2 5 杨太文 大掺量粉煤灰高性能混凝ffl研究进展【 J 混凝土 2 0 0 4( 9 )： 2 2 2 6 作者简介：李中原 ( 1 9 6 5 一)，男，高级实验师， E - rai l 1 z h y u a n 2 0 0 8 s i n a c o m 辛酉阳 ( 1 9 8 2 一)，男，助理实验师E - ra i l ：x i n y o u y a n g 1 9 8 2 1 6 3 t o m 李修忠 ( 1 9 6 4 -)，男，教授、博士 E - mi l h h x y l x z 1 6 3 t o m 收稿日期： 2 0 1 0年 2月 2 3日 ( 上接2 9 页) 这从根本上解决了黏结问题。 ( 3 ) 还原法陶粒 ( 陶砂)避免了形成厚质的氧化外 壳， 使外表面全玻化形成一层薄皮，密度降低，质量提高， 吸水率可比现有氧化回转窑法降低 1 3 1 2 ；适合页岩、 粉煤灰、煤矸石、油页岩灰渣质等陶粒原料烧胀。 ( 4 ) 油页岩渣颗粒较小且软、易磨，有利于降低粉 磨能耗；油页岩渣二氧化硅 ( S i O ： )，氧化铝 ( A 1 z 0 )， R ： O含量适宜，可在 1 0 3 0 一1 1 0 0 范围内烧制出3 0 0 5 0 0级超轻陶粒或陶砂。 3 2 CD ASH 4 2 01 0 ( 5 )油页岩渣适合多种碳质发泡剂，特别适合本研 究的 1 、2发泡剂。 ( 6 ) 怎样把还原法陶粒 ( 陶砂) 变成实际的生产力， 笔者已设计了可连续出料还原法陶粒窑炉 ，可达到节能 、 环保、生产效率、陶粒 ( 陶砂 ) 质量均提高的生产工艺。 作者简介： 邓家平 ( 1 9 5 5 )，男，吉林榆树人，高级工程师，从事硅酸 盐建材 的研究三十余年，特别是对泡沫玻璃、泡沫陶瓷保温装饰材料、 还原法陶粒 ( 陶砂)研究上有独到之处。 E - m i h p 1 0 0 1 2 6 t o m 地址： 长春市升阳街1 5 9 9 号 收稿 日期： 2 0 1 0年 3月 5日