火山灰在混凝土中的应用研究.pdf

水利水 电施工2 0 1 2 第 3期总第 1 3 2期 3 掺火山灰混凝土与掺粉煤灰混凝土的对比 3 1 混凝土配合比参数 ( 见表 3 、表 4 ) 表 3 掺 火山灰混凝土试验 配合 比参数 混凝土设计 设计坍落度 砂率 用水量 火 山灰掺量 外加剂 ( ) 密度 试验编号 级配 水胶 比 水泥品种 要求 ( c m) ( ) ( k g m3 ) ( ) ( k g ma ) S F G S H C 1 3 5 O 5 0 2 1 8 7 2 5 O 7 0 0 0 3 2 4 7 0 C9 0 2 5 W8 F 5 0 2 3 5 O 5 O 2 5 9 9 2 5 O 7 0 0 0 3 2 4 5 0 4 2 5中热 3 3 5 0 4 6 2 1 8 7 2 5 0 7 0 0 0 3 2 4 7 0 水泥 C9 0 3 0 W 8 F 5 0 4 3 5 0 4 6 2 5 9 9 2 5 0 7 0 0 0 3 2 4 5 0 表 4 掺粉煤灰混凝土试验配合比参数 砂率 粉煤灰掺量 用水量 J M一 Z B一1 G9 坍落度 密度 编号 设计指标 级配 水胶 比 ( ) ( ) ( k g m0 ) ( ) ( ) ( c m) ( k g ma ) J C一1 C9 o 2 O O 5 5 3 1 3 5 1 2 0 0 8 O O 1 5 3 5 2 6 2 0 W 8 F1 0 0 C 一 2 四 O 5 5 2 5 3 5 1 O O O 8 O 0 1 5 3 5 2 6 6 0 3 2 混凝土力学性能试验结果 ( 见表 5 ) 表 5 掺火山灰大坝混凝土力学性能试验结果 混凝土设计 设计坍落度 抗压强度 ( MP a ) 劈拉强度 ( MP a ) 试验编号 级配 水胶 比 要求 ( c m) 7 d 2 8 d 9 0 d 2 8 d 9 0 d 1 3 5 0 5 0 1 8 8 2 7 7 3 O 9 1 9 7 2 1 4 C 9 o 2 5 W 8 F5 O 2 3 5 O 5 0 1 7 1 2 5 9 2 9 2 1 8 7 2 0 2 3 3 5 O 4 6 1 8 8 3 O 6 3 6 8 1 8 6 2 3 8 C9 o 3 0 W8 F 5 O 4 3 - 5 0 4 6 1 9 7 2 9 4 3 6 9 2 1 9 2 6 7 3 3 混凝土变形性能试验结果 ( 见表 6 、表 7 ) 表 6 掺 火山灰混凝土抗拉 、抗压 弹模试验 结果 9 0 d抗压弹模 9 0 d极限拉伸 e 9 0 d 抗拉弹模 E 9 0 d劈拉强度 混凝土设计要求 级配 火山灰掺量 ( ) 水泥品种 ( GPa ) ( 1 0 -4 ) ( GPa ) ( M P a ) C9 0 2 5 W8 F 5 0 2 5 3 5 4 1 O 2 3 6 2 2 1 4 C9 0 2 5 W8 F 5 0 2 5 3 4 8 1 0 8 3 5 3 2 1 2 P M H4 2 5 C9 o 3 0 W8 F5 0 2 5 3 6 1 1 0 7 3 6 6 2 3 8 c9 0 3 O W8 F5 0 2 5 3 5 6 1 1 2 3 6 5 2 6 7 表 7 掺粉煤灰混凝土抗拉 、抗压弹模试验 结果 粉煤灰掺量 极限拉伸 ( xl O 一 0 ) 弹性模量 ( GP a ) 试验编号 设计指标 级配 水胶 比 ( ) 2 8 d 9 0 d 2 8 d 9 0 d J C一1 0 5 5 3 5 7 2 9 1 3 2 5 3 7 2 C 9 o 2 0 W 8 F 1 O 0 j c一2 四 O 5 5 3 5 7 0 8 9 31 4 3 5 9 7 4 3 4 混凝土绝热温升试验结果 ( 见表 8 、表 9 ) 试验研 究 表 8 掺 火山灰三、四级配混凝土绝热温升试验结果 C C ) 混凝土等级 水泥品种 级配 1 d 2 d 3 d 5 d 7 d 1 0 d 1 4 d 2 0 d 2 4 d 2 8 d c 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 四 7 6 1 2 O 1 4 5 1 7 7 1 9 5 2 O 8 2 2 2 5 2 3 5 2 4 1 2 4 2 C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 8 2 1 3 O 1 6 5 2 O 1 2 2 O 2 3 2 2 4 4 2 5 5 2 6 0 2 6 1 混凝土等级 水泥品种 级配 初始温度 2 8 d 最终温升 拟合 D T m C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 四 1 8 2 2 4 2 2 6 1 D+t” t ( f 2 d ) 2 3 7 1 2 6 1 1 式中 龄期，按2 d计算 ，d ； T m 最终温升值 ， ； C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 1 8 6 2 6 1 2 8 8 2 3 5 2 2 8 8 2 丁 一 某龄期的绝热温升值 ， 。 表 9 掺粉煤灰混凝土绝热温升试验结果 混凝土强度 2 8 d绝热温 最终绝热温 序号 编号 混凝土类型 级配 拟合方程 等级 升值 ( ) 升值 ( ) T一2 7 2 t ( 2 3 2 + )， O 5 d， 1 J C 一 1 C 9 o 2 0 W8 F 1 0 0 常态混凝土 2 5 1 2 7 2 R一 0 9 9 9 8 T 一2 5 4 t ( 3 3 2 +f ) ， O 7 5 d ， 2 J C 一 2 C 9 o 2 0 W8 F 1 0 0 常态混凝土 四 2 2 2 2 5 4 R一 0 9 9 9 0 3 5 混凝土自生体积变形试验( 见表 1 0 、表 1 1 ) 表 1 0 掺 2 5 火山灰 混凝土 自生体 积变形试验成 果表 自生体积变形 ( 1 0 6 ) 混凝土等级 水泥品种 级配 0 d l d 2 d 3 d 5 d 7 d 1 0 d 1 5 d 2 0 d C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 四 O 一 1 2 1 - 8 2 6 2 9 4 6 8 2 9 7 一 l 1 O C 9 o 3 O W8 F 5 0 中热 O 一0 4 2 0 3 3 4 6 6 4 9 0 9 6 1 O 8 混凝土等级 水泥品种 级配 2 5 d 2 8 d 3 5 d 4 0 d 5 0 d 6 0 d 7 0 d 8 0 d 9 0 d C 9 o 3 0 W 8 F 5 0 中热 四 一1 4 1 1 4 7 1 5 9 l 7 6 2 O 6 2 3 1 2 4 4 2 5 6 2 6 4 C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 一1 2 9 1 3 3 1 4 1 1 5 2 1 7 0 1 8 1 1 9 O 一 1 9 3 1 9 5 表 1 1 掺 3 5 粉煤灰 混凝 土 自生体积 变形试验成 果表 自生体积变形 ( l O ) 混凝 土等级 水泥品种 级配 o d 1 d 2 d 3 d 5 d 1 3 d 2 8 d 4 0 d 5 0 d C 9 o 2 0 W8 F 1 0 0 中热 四 O 2 1 3 1 3 8 4 8 一l 2 5 2 O 5 2 8 2 3 O 5 C 9 o 2 0 W8 F 1 O O 中热 O 3 1 5 2 6 8 9 8 1 8 5 2 8 2 3 7 5 4 0 5 3 6 混凝土线膨胀系数试验 ( 见表 1 2 ) 表 1 2 掺 2 5 火山灰混凝土线膨胀 系数试验成果表 线膨胀系数 线膨胀系数 混凝土等级 水泥品种 级配 混凝土等级 水泥品种 级配 ( 1 0 - 6 C) ( 1 0 - 6 c) C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 四 8 7 C 9 o 3 0 WS F 5 0 中热 8 5 3 7 混凝土干缩性能试验( 见表 1 3 ) 表 1 3 掺 2 5 火山灰混凝土干缩性能试验成果表 干缩率 ( 1 0 6 ) 混凝 土等级 水泥品种 级配 1 d 2 d 3 d 7 d 1 5 d 2 0 d 2 8 d 6 0 d 9 0 d C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 四 1 0 3 3 6 0 1 3 3 2 6 0 3 0 6 3 6 2 4 6 3 4 9 2 C 9 o 3 0 W8 F 5 0 中热 1 2 3 6 6 9 1 4 1 2 6 6 3 1 5 3 7 9 4 7 8 5 0 1 7 5 水利水 电施工 2 0 1 2 第 3期 总第 1 3 2期 3 8 混凝土耐久性性能试验 ( 见表 1 4 ) 表 1 4掺 火山灰 混凝 土耐久性能试验结果 试验编号 混凝土设计要求 级配 龄期 ( d ) 抗渗等级 抗冻标号 1 C9 o 2 5 W8 F5 0 9 0 W8 F5 0 2 C9 0 2 5 W8 F5 0 9 0 W8 3 C9 0 3 0 W8 F 5 0 9 0 W8 F5 0 4 c9 o 3 0 W8 F 5 0 9 0 W8 工程同处于云贵高原，地理环境及原材料有相似之 处，通过各工程的试验成果与龙江工程的试验成果的对 比，可 以看 出： ( 1 )火山灰混凝土的极限拉伸值相对较大，对混凝土 的抗裂十分有利。 ( 2 )两种混凝土的绝热温升基本一致，没有明显差别。 ( 3 )干缩值比较接近。 ( 4 )两种混凝土 自生体积变形都为收缩型，量值波动 不大 。 4 掺火山灰混凝土碱骨料活性试验 骨料碱活性反应是指水泥、外加剂中的碱与骨料中 的活性成 分在潮湿情况下产 生具 有膨胀性 质 的碱一 硅 酸凝 胶或碱一 碳酸凝胶 ，从 而对混凝 土产 生破坏作用 。 表 1 5 碱 活性检 测结果 ( 砂浆棒快速法) 不同试验龄期下的试件膨胀率 ( ) 骨料种类 编号 火山灰掺量 ( ) 0 d 3 d 7 d 1 0 d 1 4 d S1 0 0 0 0 0 0 4 1 0 1 7 2 0 2 7 0 0 3 2 3 O 片麻岩 S 2 0 0 0 0 0 0 2 3 0 0 2 6 0 0 1 8 0 O 1 3 2 0 S3 0 0 0 0 0 0 4 3 0 0 4 3 0 0 3 7 一 O O 1 8 3 0 水工混凝土试验规程( S L 3 5 2 -2 0 0 6 )规定： ( 1 )砂浆试件 1 4 d的膨胀率小于 0 1 ，则骨料为非活性骨料； ( 2 )砂浆试件 1 4 d的膨胀率大于 0 2 ，则骨料为具有潜在危害性反应的活性骨料； ( 3 )砂浆试件 1 4的膨胀率在 0 1 O 2 之间的，对这种骨料应结合现场记录、岩相分析或开展其他的辅助试验、观测 的试件延至 2 8 d 后 的 测试结果等来进行综合评定 。 从砂浆棒膨胀率试验结果 ( 见表 1 5 )可见 ，掺用不 同掺量火山灰对水泥砂浆棒膨胀率均有明显抑制作用。 5 结束语 通过火山灰物理、化学性能以及矿物微观研究，掌握 了火山灰的基本性能、特点。试验表明，火山灰取代粉煤 灰，不影响混凝土的性能，同时，对碱骨料反应有较好的 抑制作用。火山灰在双曲拱坝中的应用研究，解决了工程 附近粉煤灰稀缺的难题，为今后大型水利工程使用火山灰 提供了可借鉴的经验，拓宽了火山灰应用范围并提高了火山 灰应用技术水平，取得了良好的技术、经济和社会效益。 ( 上接 第 7 2页) 材料等的实际情况，经过反复验证试验，最终提交 了施 工配合 比，具体参数见表 2 O 。 表 2 0 官地水 电站碾压混凝土施工配合比 工作度 粉煤灰 砂率 减水剂 引气剂 材料用量 ( k g m3 ) 序号 设计指标 级配 水胶比 ( s mm) ( ) ( ) ( ) ( ) 用水量 水泥 粉煤灰 1 C9 0 2 5 W 1 0 F1 0 0 5 7 0 4 7 5 O 3 5 O 9 1 9 2 9 8 9 8 2 c9 0 2 0 W8 F1 0 0 5 7 O 5 2 5 5 3 6 O 9 1 9 3 8 0 9 8 3 C1 8 o 2 5 W 6 F1 0 0 5 7 0 4 8 5 5 3 1 0 9 1 8 2 7 7 9 4 4 Ca 8 o 2 0 W 6 F5 0 5 7 0 5 2 5 5 3 2 O 9 1 8 3 7 2 8 8 5 c 9 o 1 5 W 6 F 5 0 5 7 O 5 4 6 0 3 3 O 9 1 8 4 6 2 9 3 5 结束语 该施工配合比用于现场浇筑 以后 ，通过对人工砂石 粉含量进行严格控制，考虑工程温度高、日照强、风大 等气候条件影响，对混凝土V C值实行动态控制，并进行 仓面喷雾营造浇筑现场小气候。浇筑以来，现场碾压混 凝土液化泛浆 良好 ，可碾性好 ，采用 “ 2 +( 6 8 ) +2 ” 7 6 ( 静碾 2遍+振动碾压 6 8 遍 +静碾 2遍) 的碾 压遍数 ， 核子密度仪检测混凝土压实度均在 8 5 以上。 与原主坝施工配合比相比，该施工配合 比用水量及 胶凝材料用量均有所降低，取得了不错 的经济效益和环 境效益 。 2 O l O年底对大坝碾压混凝土进行了取芯质量检测， 所取得最长芯样长度达到 1 8 2 8 m，次长芯样为 1 8 2 2 m， 芯样外观光滑致密、骨料均匀、层问结合良好。