粉煤灰应用解析.ppt

大掺量粉煤灰的应用 美国 SunshineSkywayBridgeinFlorida 在中度以上侵蚀环境中的桥梁上部结构 包括预应力构件的混凝土中 必须掺用粉煤灰 其中大体积混凝土中粉煤灰的掺量为18 50 佛罗里达州运输局规范S 3461983年修订 加拿大矿产与能源技术中心 CANMET 大掺量粉煤灰混凝土 水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3掺引气剂和高效减水剂 含气量 5 6 混凝土的抗压强度 28天30 40MPa90天40 501年50 60 加拿大海法市Purdy码头的沉箱桩采用HVFA混凝土1988 加拿大海法市一幢旅馆兼办公楼 钢筋混凝土柱采用了HVFA混凝土1988 加拿大温哥华的艺术家工作室 2001年建成 多伦多市约克大学的计算机科学楼采用了HVFA混凝土 用 绿色 混凝土建造加州大学一座会堂配筋密集的剪力墙和大体积基础美国DushyantManmohanandPKMehtaConcreteInternational July 2002 辅助胶凝材料的高强混凝土强度发展特性 P Read G G Carette andV M MalhotraCANMET第二届 高强混凝土的应用 国际研讨会论文集 1990 拌合物的配合比 kg cm3 组分水胶比水水泥矿渣硅粉粉煤灰石砂 1CSSi0 291433151353511427442CS0 2813331716711457493C8Si0 271304493911497584C12Si0 271324275911397545CF0 2910215020012228116C0 271304851143762 新拌混凝土的性能 拌合物No 坍落度mm含气量 单位重混凝土温度 1CSSi2502 02403232CS1102 52411243C8Si2251 62422194C12Si2002 02403185CF2101 22439216C1552 0246423 掺 不掺粉煤灰混凝土的强度发展比较 试样5和试样6 8 321 933 754 769 580 797 5 44 452 558 570 185 094 6100 8 龄期试件 15 30cm 构件 0 5 2 5 1 5m 1d3d7d28d91d182d365d 掺不掺掺不掺 24 329 952 187 592 198 2 38 750 849 057 276 280 286 5 大掺量粉煤灰混凝土 水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3掺高效减水剂 水胶比0 29混凝土抗压强度 3天22MPa 试件 7天3428天5290天70365天100 大掺量粉煤灰混凝土 元宝山1级粉煤灰水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3掺高效减水剂 水胶比0 30 0 38R3 30MPa R28 50MPa R1y 80MPa 粉煤灰混凝土的应用 在公路工程建设中 自1994年以来 深 汕等四条近100km广东高速公路中掺有粉煤灰20 40 取得明显改善滑模摊铺路面质量 提高路面宏观平整度 减少开裂 减小进口设备损耗 降低水泥用量的综合效益 粉煤灰混凝土的应用 在建筑工程中 我们与北京城建集团总公司构件厂合作 在自密实混凝土中掺用30 45 粉煤灰作为增粘剂 保证了这种混凝土有足够粘聚性 不致发生离析与泌水现象 而且可在数小时里几乎没有坍落度损失 满足长途运输后仍然能够自密实的效果 该成果于1998年12月获得北京市科技进步三等奖 大掺量粉煤灰在混凝土中的作用机理 水胶比的影响2 温度的影响粉煤灰水化速率和程度3 水泥活性的影响含碱量 大掺量粉煤灰混凝土的应用 直至今日 国内外绝大多数有关粉煤灰混凝土的研究 都是在相同胶凝材料用量前提下 变化水泥与粉煤灰掺量 而不调整混凝土水胶比 以等坍落度评价拌合物的工作度 以检测普通水泥混凝土的20 养护试件进行比较研究 其结果必然是随着粉煤灰掺量增大 水泥用量减少 混凝土的强度发展速率和抗碳化等耐久性能指标下降 实际上 在骨料 粉煤灰的质量改善的前提下 变化拌合物的水胶比 适当调整混凝土拌合物的坍落度 完全可以配制出粉煤灰掺量大 强度发展满足工程要求 且其他性能优异的高性能混凝土 大掺量粉煤灰混凝土 HFCC 将粉煤灰看作一个独立组分 而不是水泥的替代品 以工程设计与施工及环境的要求为基准 而不是以不掺粉煤灰的混凝土为基准 进行配合比设计和生产 浇注和养护 目前许多规范中规定的钢筋混凝土中的掺量限制 例如25 对配制中低强度的混凝土来说 恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的掺量 换句话说 粉煤灰必须用大掺量 才能发挥良好的效果 现行规范掺量限制 水胶比必须低 而中低强度混凝土的水泥用量通常在350kg m3以下 这种条件下 即使掺用再好的减水剂 水灰比 水胶比 也只能在0 50左右 因为再减小时 浆体体积就满足不了填充骨料空隙并形成足够厚度润滑层的需要 HFCC 当掺加粉煤灰时 由于它比水泥轻 等重量替代水泥时可以增大胶凝材料的体积 所以可以使混凝土的水胶比降低 但是当其掺量较小时 如规定的25 以内 增大胶凝材料的体积有限 降低水胶比的作用也就有限 HFCC 采用超量取代法 代砂法的作用 实际上是增加胶凝材料总量 达到降低水胶比的目的 从而充分发挥粉煤灰的作用效果 激发粉煤灰活性 包括粉磨 掺激发剂等 的方法不如设法降低混凝土的水胶比为好 HFCC HFCC 加拿大CANMET配制的HFCC性能之所以优异 正是因为它在胶凝材料用量为350kg m3的条件下 粉煤灰占到57 以上 从而将水胶比降低到0 30左右获得的结果 我们重复它的胶凝材料比例进行试验 也得到类似的效果 HFCC HFCC不仅强度发展效果良好 而且各种耐久性能也十分优异 由于能够明显降低水化温升 也大大减小了混凝土早期出现开裂的危险 是一种适用于除了早期强度要求非常高以外 能够满足各种工程条件 尤其是侵蚀性严酷环境需要耐久性良好的高性能混凝土 HFCC 拌合水 拌合物里的水越少 养护后的蒸发量也越小 因此干缩值也越小 大约拌合水每减少6Kg m3 可减小30个微应变 HFCC的用水量可以显著减小 如前面所述加拿大的研究中 仅为102Kg m3 比一般的高性能混凝土要少30 40Kg m3 比普通混凝土就少得更多了 因此干缩可以大大减小 HFCC 例如公路路面板 桥面板就是这样一类结构 不仅工作环境严酷 而且需要耐磨性良好 大掺量粉煤灰混凝土的后期强度增长幅度大 恰好满足了这样的要求 强度和耐磨性随着时间不断增长 HFCC 但是目前的耐磨性试验不适宜于判断这种混凝土的耐磨性 因为通常就在28天龄期进行快速耐磨试验 用钢球在试件上快速旋转产生的磨耗量来评价 这也说明 推广新材料 新技术需要伴随试验评价方法的改进 工作度评价 试件养护 粉煤灰的分级 对粉煤灰在混凝土中的广泛应用很不利 1 现行评价方法不能反映混凝土拌合物浇注 振捣成型时工作度的优劣 2 不同场合对粉煤灰的要求不一样 不可能用几个检验指标简单评价其对混凝土性能的影响 3 人为提高了使用费用 4 大量 低等级 和 等外 粉煤灰不能应用于混凝土 浪费资源 对环境保护不利 粉煤灰的品质 1 烧失量 烧失量大 需水量明显增大 影响水胶比作用显著 但保水性较好 2 细度 影响使用效果不显著 3 含钙量 高钙灰 含钙大于10 通常适用于约束较大的混凝土 如钢筋混凝土 气温较低的季节 粉煤灰品质的稳定 是制约粉煤灰在结构混凝土中广泛应用的首要因素 选择来源时要首先考虑 其次才是品质的优劣本身 可以通过改变外加剂的品种和掺量 以及粉煤灰的掺量等来满足要求 对材料品质稳定性的重视程度 体现一个企业 一个行业从小生产水平向现代工业化水平转变的标志 HFCC的局限性 1 粉煤灰 水泥 化学外加剂之间存在相容性问题 表现为混凝土水胶比降低的幅度 一般来说 当水胶比超过0 40时 使用效果就可能明显波动 2 大掺量粉煤灰混凝土中的水泥用量少 水泥质量的波动会明显影响使用效果 3 粉煤灰掺入混凝土有许多重要作用 是其高附加值的利用途径 但是运输距离过长不仅增加粉煤灰使用费用 也给工程应用带来困难 HFCC凝结较缓慢 水胶比越大 凝结越缓慢 操作完后须及时覆盖 避免水分大量蒸发 塑性收缩显著 现场施工为加快模板周转 需要及早拆模 HFCC过早暴露 水分蒸发 影响强度发展和渗透性降低 这说明 HFCC的水胶比要明显降低 才能获得良好的应用效果 在水泥活性高 特别是气温和混凝土温度较高时 就不存在上述现象 现今散装水泥的温度降不下来 所以结构混凝土 尤其尺寸断面较大时 有必要采用HFCC 然而试验时试件尺寸小 反映不了结构的实际情况 HFCC的局限性 使用HFCC注意问题 1 配制混凝土的骨料级配良好 以减小空隙率 利于水胶比降低 保证使用效果 2 必须采用强制性搅拌机拌合这种混凝土 以保证其均匀性 3 配制与浇注时不能因为感觉粘稠而增大水胶比 造成离析 粉煤灰上浮 4 混凝土浇注后 要尽早喷洒养护剂或覆盖外露表面 但不应喷雾或浇水养护 大体积混凝土 优化混凝土配合比 在满足强度 耐久性前提下 尽量少水泥 多粉煤灰 使用缓凝高效减水剂