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浅析粉煤灰在混凝土中的应用技术杨英峰等 l 2 3 【 混凝 土施 工 】 浅析粉煤灰 在混凝土 中的应 用技术 杨英峰 ， 刘 政 ， 高红霞 ( 1 乌兰察布市水务局， 内蒙古 集宁0 1 2 0 0 0 ； 2 土默特左旗水务局， 内蒙古 土左旗 0 1 0 1 0 0 ) 摘要 文章浅析粉煤灰在混凝土应用技术中性能、 特点、 作用、 影响、 注意事项等技术要求。 关键词 浅析； 粉煤灰 ； 混凝土； 应用技术 中图分类号： 4 3 文章标识码： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 1 2 3 0 2 1 粉煤灰在混凝土应用技术的 回顾 粉煤灰是从燃煤粉 的电厂锅炉气 中收集到的细粉 末 ， 其颗粒多数呈球形 ， 表面光滑 ， 灰色或浑灰 。粉煤 灰的松散容重为 5 5 0 8 0 0 k g m ， 粉煤灰 的成份与高 铝粘土相接近， 主要以玻璃体状态存在 ， 另有一部分莫 来石英 、 方解石及硅酸二钙等少量晶体矿物。 加 世纪 4 O年代 ， 美 国首先在水工建筑物 中使用 掺粉煤灰的混凝土 ， 由于其性能优越 ， 所以很快就被推 广作用。 2 O世纪 7 O年代开始 ， 我 国逐渐重视粉煤灰在 混 凝土工程中的应用 ， 并获得 了长足 的发展。1 9 9 1年 ， 国家制定了 粉煤灰混凝 土应用技术规范， 1 9 9 6年 ， 又制定 了 水工混凝土掺用粉煤灰技术规范， 确保 了 应用粉煤灰技术规范有序的发展。 2 粉煤灰 的性能指标 2 1 粉煤灰的化学成分及性能： ( 1 ) 粉煤灰 的化学成分 ： 粉煤灰 的化学成分决定 于煤的品种及燃烧条件。一般来讲粉煤灰的 S i O 含 量为 4 5 6 0 ， A 1 2 O 3 含量为 2 0 3 0 ， F e 2 O 3 含 量为 5 一1 0 。 粉煤灰 的火 山性能与 S i O ， A1 O ， 及 F e O ，的含 量有关 ， 而其烧失量主要 与含碳量有关 。当粉煤灰 中 的碳含量在 8 以下时 ， 对水泥 的水化硬化就不会有 什么影响。 ( 2 ) 粉煤灰的性能 ： 粉煤灰 的主要性能为细度 、 颗 粒形状 、 比重 、 容重 、 需水量与活性。 粉煤灰的细度与其捕集方法及分级方法有关 。粉 煤灰的细度不仅影响混凝 土的和易性 ， 还与粉煤灰 的 活性有关 。通常颗粒愈细， 活性愈大。 粉煤灰的需水量主要取决于其细度、 颗粒开头及 颗粒表面状态。一般常以需水量比即粉煤灰需水量与 硅酸盐水泥需水量之 比来评价该项指标。 粉煤灰的活性是 以其火山灰活性指标来表示。它 主要取决于粉煤灰的化学成分 、 玻璃体含量、 细度、 颗 粒开头及颗粒表面状态。该火山灰活性指标是 以掺粉 煤灰的试验砂浆平均强度与标准砂浆平均强度的比来 求得的。 各种实验证明， 粉煤灰 的火 山灰灰生成物主要为 3 Ca O 2S i O 23H2 O 3Ca O A1 2 O36H2 0 3Ca O F e 2 O 3 6 H 2 0 及 3 C a 0 ， A 1 2 O 3 C a s O 4 3 2 H 2 O， 即与 水泥的水化产物基本相 同。随着龄期的增长 ， 粉煤灰 的火 山灰反应及粉煤灰与水泥水化产物 的结合反应同 时进行 ， 因此 ， 掺粉煤灰混凝土 的后期强度均有很大的 提高 。 2 2 粉煤灰掺合料对混凝土性能的影响 ( 1 ) 对混凝土拌和物性 能的影响。以粉煤灰取代 部分水泥或集料 ， 都 能在保持混凝土原有和易性条件 下养活用水量 一般来讲 ， 粉煤灰愈细 ， 球形颗粒含量 愈高， 其减水效果愈好。如果掺 粉煤灰面不减少用水 量 ， 则可改善混凝土的和易性并 能养活混凝土的泌水 率、 防止离析。因而粉煤灰掺合料更适合于压浆混凝 土 和泵送 混凝 土 。 ( 2 ) 对混凝 土强度、 耐久性 等物理力 学性能的影 响。以粉煤灰取代部分水泥时 ， 混凝土的早期强度可 能稍有降低， 但后期强度则与纯混凝土相等或略高。 水泥用量不变 ， 以粉煤灰取代部分细集料时， 混凝土的 早期及后期强度均有提高。 由于以粉煤灰取代水泥或细集料才能减少混凝土 的用水量 ， 相应降低水灰 比， 因此 ， 能提高混凝土 的密 实性及抗渗性， 并改善混凝土抗化学侵蚀性。粉煤灰 对混凝土的抗冻性略有不利影响 ， 当对混凝土有特殊 抗冻要求时， 应在掺粉煤灰 的同时， 适 当加入引气剂 ， 以满足抗冻要求。 粉煤灰还能使混凝土 的干缩减少 5 左 右 ， 使混 凝土的弹性模量大约提高 5 一1 0 。粉煤灰掺合料 还能减少混凝土的水化热 ， 防止体积混凝土开裂 ， 降低 1 2 4 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 5期( 总第 1 2 9期) 大坝施工期内温控费用。 由于粉煤灰与混凝土中的 C a ( O H) 发生反应后 ， 明显降低了混凝土的碱性 ， 应引起充分注意。 3 粉煤灰 的技术要求 根据国家规范规定 ， 将粉煤灰分为 3个等级并作 了相应的规定 。 ( 1 ) 粉煤灰按其品质分为 I、 、 3个等级。掺 用于水工混凝土的粉煤灰品质指标和等级应按附表 1 的规定评定。 ( 2 ) 干排法 获得 的粉煤 灰 ， 其 含水 量不宜 大 于 1 5 ， 其质量应均匀。 ( 3 ) 在实际应用 中， 当 级粉煤灰的烧 失量指标 达不到要求时， 其超 出数值应大于指标 要求 的 2 5 ， 同时细度和烧失量的乘积小于 1 6 01 0时 ， 可视作 级粉煤灰用 。 表 1 粉煤 灰掺和料 ( 4 ) 粉煤灰 的细度 ， 国外大多数国家都采用 4 5 u rn 方孔筛筛余百分数表示 ， 我 国与大多数 国家方法接轨。 5 ) 粉煤灰 的烧失量、 三氧化硫含量和含水量 ， 按 G B 1 7 6 8 7 水泥化学分析方法 规定 。 ( 6 ) 粉煤灰需水量 比按 D L T 5 O 5 5 1 9 9 6规范 附录 B的试验方法测定。每批粉煤灰必须检验细度、 烧失量、 需水量 比和含水率 ， 对于三氧化硫量可每季度 检验 1 次。凡不符合技术要求的粉煤灰应降级使用甚 至严禁使用。 土中掺粉煤灰已取得明显效果， 主要有改善混凝土 的和易性 ， 在运输浇筑过程中 ， 减少混凝土的离析和泌 水。减少混凝土水化热温升。提高混凝土抗环境 水的硫酸盐侵蚀和软水溶出性侵蚀。提高混凝土的 密实性和抗渗性。提高混凝土后期强度增长率和后 期强度。缓和水泥中游离石灰和氧化镁的有害影 响， 改善水泥的安定性 。 缓和活性集 料与大量的有 害反应。节约水泥、 降低成本。 ( 2 ) 粉煤矿灰取代水泥的最大 限量 ( 以重量百分 比计 ) 。应符合规范规定。混凝土中掺用粉煤灰宜采 用超量取代法 ， 具体的超量系数通过实验确定 ； 当混凝 土超强较大时可采用等量取代法 。当砂料较粗时可用 粉煤灰代替部分砂料 ， 代砂部分不计人粉煤灰取代水 泥的限量中。掺粉煤灰 的混凝土配合 比设计 ， 应按绝 对体积法计算， 砂石料 以饱 和面干状态为准。粉煤灰 的含水率大于 1 0 时应从混凝土用水量 中扣除； 含 水率小 于 1 O 时可忽 略不计。湿排 法获得 的粉煤 灰 ， 当粉煤灰采用干掺法 时， 需烘干处理 ， 使其含水率 小于 1 O ； 当采用湿掺法时 ， 需与外加剂一起配制成 均匀浆体使用， 见表 2 。 表 2 粉煤灰取代水泥的最大限量 4 粉煤灰在混凝土中的应用 5 水工混凝土应用粉煤灰注意事项 在混凝土或砂浆 中粉煤灰可取代部分水泥 ， 也可 取代部分细集料 ， 或既不取代水泥也不取代细集料 。 取代水泥又分为等量取代和超量取代。粉煤灰的掺用 方式及适宜掺量主要取决于所要达到的目的和要求。 ( 1 ) 水工混凝土中掺粉煤灰效果。水工混凝土掺 粉煤灰有 2种方法 ： 将粉煤灰运住 工地， 放在储灰罐 中， 经螺旋机和提升机将其送入搅拌机配料仓 ， 经称量 加入混凝土搅拌机， 这种方法称为干渗。将粉煤灰在 拌浆罐中加水制成灰浆， 以压缩空气吹拌， 将拌均匀的 灰浆送人贮浆罐 ， 再进入配浆桶搅拌机， 称为湿渗 。两 种方法 ， 应因地制宜选用 ， 都有明显效果。在水工混凝 ( 1 ) 掺粉煤灰混凝土的设计强度、 强度保证率、 标 准差和离差系数等指标 ， 应 与不掺粉煤灰 的混凝 土相 同， 按有关规定取值。不宜因掺粉煤灰面提高混凝土 的设计强度等级及其保证率 。 ( 2 ) 重力坝与重力拱坝 的混凝土、 碾压混凝土、 泵 送混凝土、 压浆混凝土等到可采用 级或级粉煤灰。 ( 3 ) 粉煤灰混凝土 的强度设 计龄期 ， 应根据建筑 物类型和具体承载时间确定。大体积混凝土的强度设 计龄期采用 9 0 d ， 也可采用 1 8 0 d或 3 6 0 d 。薄壁、 薄 板和其他特殊要求 的结构物 ， 强度设计龄期为 2 8 d也 可采用 9 0 d 。 浅谈水利工程钢筋混凝土的保护层卢李波 1 2 5 【 混凝 土 施工 】 浅谈水利工程钢筋混凝土的保护层 卢 李 波 ( 东莞市东莞大堤管理处， 广东 东莞 5 2 3 1 1 5 ) 摘要 文章以 混凝土结构设计规范 中关于“ 混凝土保护层” 的规定为标准， 说明钢筋混凝土保 护层厚度的基本要求 ， 并分析 了保护层 出现质量 问题的原 因， 提 出合理化建议。 关键词 水利工程； 钢筋混凝土 ； 保护层检测 中图分类号： T v 4 3 文章标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 1 2 5 0 2 0 引言 1 钢筋混凝土保护层的厚度要求 近年来 ， 东莞市的水环境和空气环境质变很大， 对 人体健康的危害人人 皆知 ； 但对建筑物尤其是水工建 筑中的钢筋混凝土的危害 ， 就不易引起大众的重视 。 以东莞市博厦水闸防洪闸门改造工程为例 ， 该工 程 1 9 9 1冬开工 ， 次年竣工。工程的钢筋混凝土结构 闸 架柱截 面为 6 0 0 r n n l 5 0 0 r l l lT l ， 设 计混凝 土标 号是 2 0 0 ， 设计保护层取用 5 0 mm厚 。因此该 闸当时处 于 水泥厂 、 氮肥厂 、 火力发 电厂 、 牛皮厂及运河污水包 围 中。由于质量差， 加上施 工时钢筋混凝土保护层 的负 偏差 ， 该工程使用运行不到 5年 ， 在 1 9 9 6年 ， 其钢筋混 凝土结构的间架就出现 了严重的锈蚀 ， 部份保 护层混 凝土脱落并露出受力筋。 混凝土结构设计规范中对结构设 计 中有些 问 题很难计算 ， 也不一定都要经计算决定 。保护层 的厚 度通常不进行计算 ， 但应了解这些构造规定的原理 ， 以 便在实际工作中正确地应用。 根据规范要求 ， 钢筋混凝土中， 钢筋外混凝土净保 护层的厚度应满足粘结锚固性和耐久性要求。 1 1 粘结锚固性能 为使受力钢筋与握裹层混凝土之间有必要的粘结 强度 ， 混凝土应有一定的相对厚度。锚 固设计的粘结 强度和锚 固长度 ， 都是 以保护层 厚度 c等于受力钢筋 直径 d为条件而得的。因此 ， 要求保护层 c不小 于受 力钢筋径 d ， 即 C d 。 ( 4 ) 合理选择掺量 的使 用部位。粉煤灰最适 宜掺 在大体积内部混凝土中， 也适宜用于水下 、 水上部位混 凝土及钢筋混凝土。寒冷地区有抗冻融要求的混凝土 及有抗冲耐磨要求的混凝土采取措施后方可使用。粉 煤灰掺量主要决定于原材料质量、 使用部位、 环境条件 等因素， 具体掺量要根据设计要求， 通过试验， 进行技 术经济论证后确定。在粉煤灰掺量大时 ， 应注意混凝 土拌和物的均匀性。 ( 5 ) 设计坍落度应取下 限值。粉煤灰对改善混凝 土拌和物的流变性有显著效果 ， 使其易于振捣 ， 在设计 掺粉煤灰混凝土的坍落度时可取下限值。 ( 6 ) 必须注意其后火山灰效应， 水式混凝土强度 设计龄期多采用 9 0 d ， 这就为利用粉煤灰 的后期火 山 灰效应创造了条件。粉煤灰混凝土的后期强度、 极限 拉抻、 抗渗和抗冻性 比普通混凝土有较大的提高 。 ( 7 ) 要采取提高抗冻性的相应措施。在有抗冻融 要求的部位， 掺粉煤灰必须采取相应措施， 包括限制 混凝土水灰比不宜超过0 5 ； 掺引气剂， 并要达到足 够的含气量 ； 粉煤灰掺量控制在 2 5以内。 ( 8 ) 粉煤灰混凝土暴露面的潮湿养护时间不应小 于 2 1 d ， 在干燥或炎热条件下 ， 潮湿养护时间不应少于 2 8 d。 ( 9 ) 粉煤灰 混凝土在低 温施工 时应注 意表面保 温 ， 拆模时间应适当延长。 ( 1 0 ) 拌和及养护用水 ， 凡符合规范规定 的天然矿 化水都可用来拌和并养护混凝土。对拌和及养护混凝 土的水质有怀疑时 ， 应进行砂浆强度试验。如用该水 制成砂浆抗压强度低于饮用水制成的砂浆 2 8 d龄期 的抗压强度 的9 0 ， 则这种水不宜用于拌和与养护混 凝土。 ( 编校 ： 郭宝丽 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 00 71 6 作者简介： 杨英峰( 1 9 7 0一) ， 水利高级工程师， 一直从事水 利工程勘测、 设计， 工程施工管理， 工程监理及水利科研工作。