(论文)粉煤灰在混凝土应用中的性能探究

民营科技 2009年第1期 157157 MYKJ 市政与路桥 粉煤灰在混凝土应用中的性能探究 高天鹏 （黑龙江龙建路桥股份有限公司第四工程有限公司， 黑龙江 哈尔滨 150000 ） 粉煤灰在国内外公路工程的推广应用已经有多年的历史，而在经 济效益和社会效益都十分重要的今天，粉煤灰也有了其更加广泛和普 遍的应用。粉煤灰作为一种活性掺和料，主要应用于混凝土中。掺入 粉煤灰，是提高水泥混凝土性能的有效技术手段。在多年的公路工程 施工过程中，通过相关试验和施工实践，对混凝土掺入粉煤灰的性能 进行了研究，下面总结一下在工作中关于粉煤灰应用的一些心得。 1粉煤灰对水泥混凝土性能的改善 1.1混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料 在一般情况下，在混凝土中合理使用一吨粉煤灰可以取代 0.60.9t 的水泥，并取代 10%左右的细骨料，引桥 12000m3混凝土中减少水泥 用量 960t。 1.2减少了用水量 经实验，用 30的粉煤灰代替 20的水泥，搅拌混凝土中用水量 可减少 7左右，而且增强了混凝土的密实性。 1.3改善工作性能 粉煤灰的掺入，使胶凝材料的总量增加，砼工作性能大幅度改善， 更适合路面滑模摊铺： 1 ） 粉煤灰水泥混凝土的振动粘度系数减小，有利于振捣密实； 2 ） 静态坍落度变小，有利于防止塌边； 3 ） 胶凝材料的总量增加使摊铺成型的路面光滑平整； 4 ） 和易性的改善，减小了摊铺机前进的阻力，减轻了摊铺机的工 作负荷。 这些性能的改善是由于粉煤灰有较大的比表面积和球状微珠对流 变学性能的影响所致。 1.4改善抗磨性 水泥混凝土路面的抗磨性与强度成线性正比关系。随着路面抗折 强度的提高，抗磨性也随之提高。通过对 28d 龄期的试件进行抗磨性 试验，粉煤灰掺量为水泥用量 12.5%粉煤灰混凝土比普通水泥砼的抗 磨性提高。 1.5降低泌水率 由于机械配套的限制，国内滑模摊铺路面多采用自卸车运输混合 料，在运输过程中较严重的泌水将会导致混合料工作性能降低，并产 生卸料困难，降低工作效率，提高劳动强度。掺入粉煤灰可降低混凝 土的泌水率，有利于混凝土的运输。 1.6增强混凝土的可泵性 对于掺加粉煤灰的泵送混凝土来说，除了因改善和易性而提高了 易泵性之外，同时由于泌水性和离析现象改善，以及粉煤灰本身的球 形玻璃体效应，可以得到更好的减阻效果。 1.7减少了混凝土的徐变 混泥土的徐变对工程施工是不利的，经实验研究，粉煤灰混凝土 和基准混凝土的对比，前期接近，而徐变值后期明显较小，经加荷确 定约减少 50。 1.8减少水化热、热能膨胀性 混凝土中水泥水化反应要放出热量，在大体积混凝土构件中会出 现中心与边缘温度差而产生应力，导致裂缝。由于粉煤灰的掺加有利 于减少在混凝土内部由于水化热而产生的升温，减少了混凝土热膨胀 出现裂缝的危险。 1.9提高混凝土抗渗能力 由于混凝土能减少用水量和降低水灰比，并且在和水泥水化过程 中析出氢氧化钙，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，使水泥石中毛 细孔的数量减少，孔径变小，增加了对液体和气体的渗透和扩散作用 的抵抗力，即抗渗力。 1.10增加混凝土的修饰性 粉煤灰混凝土修饰性比基准混凝土要好，能使表面平整饱满，较 容易抹面和修饰而且硬化后的混凝土色泽更为美观。 2粉煤灰的掺加也对混凝土的使用产生了一定的副作用 2.1粉煤灰砼干缩性大，高温大风季节施工易产生塑性收缩开裂 在高速公路路面施工中，每 1m3粉煤灰水泥砼水泥用量为 360kg， 粉煤灰为 45kg，胶凝材料总量为 405kg。显然，胶凝材料的总量过多， 在夏季高温大风天气，施工容易产生塑性收缩裂缝。研究表明，粉煤 灰水泥混凝土在 0.57kg/m2 h 蒸发率的条件下就会产生塑性收缩裂缝， 而普通水泥混凝土则产生塑性收缩裂缝的临界蒸发率为 0.75kg/m2 h， 这一点是值得高度重视的。 通过一定技术措施，完全可以控制裂缝的产生。在摊铺成型的砼 路面拉毛喷洒养护剂后，马上用土工布覆盖，避免烈日的照射，降低 蒸发率，并在土工布上洒水，保持湿润，补充蒸发的水分。另外，还 采用了在摊铺成型路面拉毛喷洒养护剂过后喷酒雾化水的方法来控制 裂缝的产生。前者比后者更保险。在施工过程中，要提高对裂缝产生 的警惕性，在气温大于 28或是多风的季节，要做好控制裂缝产生的 准备工作。 2.2低温季节施工易发生施工期断板和裂缝 粉煤灰水泥砼路面早期强度低，导致发生施工期断板和裂缝，断 板和裂缝分三种情况。 2.2.1 冬季施工，由于水泥硬化较慢，板块早期强度很低，由于板块内 应力和外部因素的影响，产生断板。 2.2.2 在两幅路面连接施工时生断板。 前一幅路面摊铺后，由于温度应力的作用，横向缩缝处大部分断 裂。由于温度的变化，裂缝通过拉杆向刚施工的、强度偏低的路面传 递开裂变形，致使刚施工的面板出现大量断板。大部分断板靠近缩缝 位置，显然也与缩缝传力杆的约束有关。之所以产生了大量断板，一 是由于承包人没能及时发现断板的形成原因；二是管理上的松懈，导 致切缝时间延误和切缝的质量下降。通过采用软切割技术提早锯横缝， 并适当加深锯缝，保证锯缝质量，解决了此问题。 2.2.3 在纵向缩缝旁产生裂缝。 施工气温较低时，混凝土强度形成缓慢，由于温度应力的作用和 纵向缩缝拉杆的约束，产生了裂缝。控制裂缝的措施是通过采用软切 割术提早锯纵缝，或在施工气温低于 10时停止施工。 2.3由于早期强度较低，要加强养生，并延长养生期 最好采取双保险的养生措施，即在施工气温高于 25时，既喷洒 养护剂养生，又用麻袋覆盖养生 10d，并在 28d 内严格控制交通。 2.4抗冻性降低 经研究发现，掺加了粉煤灰的混凝土较基准混泥土抗冻指标有所 下降，如要提高抗冻性能，则要提高强度或延长养护龄期。 从上面的分析来看，粉煤灰在使用中利远大于弊，粉煤灰在混凝 土中的贡献还主要取决于其品质及对它的效应发挥的程度。尽管现在 对粉煤灰效应的理解还是比较粗浅的，但认为粉煤灰效应是形态效应、 活性效应和微集料效应等三种效应的综合，这一粉煤灰的颗粒形态特 征直接影响新拌混凝土的需水量、保水性以及流变性质，它决定混凝 土初始结构，也奠定了硬化混凝土的基本结构。 粉煤灰作为混凝土的掺和料，在混凝土向高强度性能方面发展上 的作用越来