粉煤灰混凝土在桥梁工程施工中的应用.doc

粉煤灰混凝土在桥梁工程施工中的应用一2007No.3建材研究与应用粉煤灰混凝在桥梁工程施工中的应用郝智明(阜阳市公路管理局,安徽阜阳236000)摘要:文章以实际应用为例.阐述粉煤灰混凝土的配制,性能及其应用特征.关键词:粉煤灰混凝土;性能与应用中图分类号:TU528.2文献标识码:B文章编号:10077359(2OO7)O3一O157-03ApplicationofFlyashConcretetoBridgeConstructionHaoZhiming(FuyangHighwayAdministration,Fuyang236000,China)Abstract:Combiningwithpmjccts,proportioning,performanceandfeaturesofflyashconcreteinapplicationtl-epresented.Keywords:flyashconcrete;performanceandapplication1概述粉煤灰作为一种活性物质,在混凝土施工中与水泥混合使用,不仅取代部分水泥,降低工程成本,而且改善混凝土性能,有利于混凝土施工和应用,提高混凝土质量.近几年,粉煤灰在大型土建工程中应用较为普通,特别用于大体积混凝土施工,具有多方面显着优点,创造了良好的经济与社会效益.2粉煤灰混凝土配制及掺量粉煤灰混凝土中粉煤灰掺量一般在普通混凝土(不掺加粉煤灰)配合比基础上,采用超量取代法取代部分水泥,超量系数一般在1.1-2.0之间.粉煤灰等级愈高,系数取值宜大,等级愈低,系数取值相对要小些.用于主体结构工程的粉煤灰混凝土,常采用等级高的(I级),粉煤灰细度小的(粒径大于0.IM5mm,颗粒量不大于12%),含碳量少的(烧失量小于5%)粉煤灰,其超量系数一般在1.1-1.4之间.粉煤灰颗粒组成主要为形状不规则,表面粗糙的高温熔融玻璃体颗粒及未燃尽的炭粒.粉煤灰在混凝土中的作用及其活性与粉煤灰的化学成份,矿物质组成和颗粒细度有关.粉煤灰混凝土硬化过程中,主要成份细小的氧化硅,氧化铝颗粒,与水泥水化过程中产生的Ca(OH)2发生二次水化反应生成能发展强度的水化硅酸钙.粉煤灰愈细,水化反应速度愈快,愈完全,愈有利于混凝土强度的增长.一般混凝土中粉煤灰掺量,不大于水泥和粉煤灰总量的40%.粉煤灰掺量过多,造成游离的,不规则非晶态氧化铝,氧化硅颗粒量增加,影响混凝土最终强度的提高,同时,过量的粉煤灰与ca(0H)反应,降低混凝土碱度,使构件内钢筋表面钝化反应受到影响,不利于钢筋保护,也使收稿日期:20070328作者简介:郝智明(1966-),男,安徽阜阳人,毕业于同济大学,工程师,国家一级注册建造师,国家注册安全工程师,交通部甲级造价工程师.157混凝土抗碳化能力降低.粉煤灰掺量控制在合理的范围内,适当增减粉煤灰用量,对粉煤灰混凝土早期强度增长有一定影响,但对最终极限强度影响不大.表1为界(首)阜(阳)蚌(埠)高速公路某特大桥工程施工现场配合比试验结果,从表列数据看出,粉煤灰不同掺量对混凝土各龄期强度增长的影响.粉煤灰不同掺量对混凝土各龄期强度增长的影响表1表1中混凝土均采用徐州巨龙牌P.042.5水泥,淮南平圩电厂I级粉煤灰,江西新余外加剂厂NF型高效减水剂(缓凝泵送型),河南淮滨产中砂(细度模数=2.5),淮南上窑产粒径lcm3cm碎石.配制混凝土坍落度:150ram,在标准条件下养护.在满足设计混凝土强度条件下,粉煤灰掺量存在一个最大值,适当增加粉煤灰掺加量,可提高混凝土经济性.3粉煤灰混凝土使用特点粉煤灰混凝土除具有普通水泥混凝土共性外,也具有一些不同特点.3.1强度增长特点粉煤灰在混凝土中参加”二次水化”反应,生成能增加强度的胶凝物质.粉煤灰混凝土早期强度增长缓慢,低于相同配比普通混凝土早期强度.粉煤灰二次水化反应一般在混凝土施工14d后才开始,且速度慢,持续时间长.在不掺外加剂的情况下,粉煤灰混凝土28d强度只相当于普通混凝土同龄期强度的l58安徽建筑90%-95%.粉煤灰混凝土早期强度较低的特点,影响粉煤灰的正常使用.掺加一定量外加剂能增加新拌制混凝土和易性和粘滞性,可以显着提高粉煤灰混凝土早期强度,使混凝土各个龄期强度,特别是28d强度均达到或超过不掺加粉煤灰混凝土同期强度,使粉煤灰在混凝土工程中得到广泛应用.表2为蒙(城)蚌(埠)高速公路某特大桥混凝土施工实验数据,从数据可以看到掺加一定量外加剂对粉煤灰混凝土各龄期强度增长的影响.掺JJaHJa剂对粉煤灰混凝土各龄期强度增长的影响表2水泥粉煤灰N晡水剂坍落度(kg)(kg)【kg)(mm)混凝土强度(MPa)7d28d90dl80d33.543056.859.059628537.044.5556605330495595615635从表2数据还可以看出,粉煤灰混凝土后期有较大的强度增长空间,90d强度较28d强度增加约20%,180d强度较28d强度增加26%.有资料证明1年期强度比28d强度增长约100%.3.2和易性和可泵送性粉煤灰颗粒比水泥颗粒更细小,同质量粉煤灰较水泥有更大的体积,当按重量比配制的粉煤灰混凝土时,比普通混凝土有更多的胶凝物质,混凝土拌和物粘滞性提高.另一方面,粉煤灰中大量的球形颗粒,增强混凝土的流动性,使粉煤灰混凝土和易性有较大改善,泵送性有较大提高.实际应用证明,粉煤灰改善混凝土泵送性等于同质量水泥的1.52.0倍.粉煤灰适宜于在泵送混凝土中使用.3.3不同坍落度对混凝土强度增长影响同一配合比,其他材料用量不变的情况下,用水量越大,坍落度越大,混凝土强度随坍落度增加而降低,粉煤灰混凝土有着同样特征,但与不掺加粉煤灰混凝土相比,坍落度(用水量)在一定范围内变化,其混凝土强度变化幅度相对较小.界阜蚌高速公路某特大桥,上部结构设计为小箱梁,先简支后连续结构,施工采用C50粉煤灰混凝土.lm材料用量为水泥446kg,粉煤灰70kg,黄砂624.Okg,碎石l110.Okg,外加剂5.12kg,用材与表1相同.表3数据为不同坍落度下,标准养护条件混凝土各龄期强度增长比较.不同坍落度下标准养护条件混凝土各龄期强度增长比较表32007年第3期实际施工证明,粉煤灰混凝土坍落度在一定范围内每增大20mm,混凝土强度降低!.OMPa1.5MPa.4粉煤灰混凝土施工与养护4.1拌制新拌制的粉煤灰混凝土呈灰褐色,在坍落度220mm240mm时,混凝土也保持较好的和易性,没有出现明显的离析现象.同条件下,粉煤灰混凝土外加剂掺量要比普通混凝土适量增加,混凝土搅拌时间相对延长30s,当掺加外加剂并强制搅拌情况下,其搅拌时间不得少于2.Omin.搅拌时间太短,混凝土搅拌不均匀,影响混凝土施工质量.4.2浇筑粉煤灰混凝土具备水化热低,良好的和易性,低泌水性,较强的可泵送性等特点,适宜于大体积混凝土及配筋较密构件应用.粉煤灰混凝土浇筑时应避免出现过振现象.采用插入式振捣器,每一个插拔振捣工序所用时间应略比普通混凝土短,分层浇筑时,底层混凝土顶面不得出现明显的浮浆.采用附着式振捣器宜短时间多次振捣,减少粉煤灰混凝土中轻质颗粒大量向振源聚集,或向混凝土顶面”漂浮”,导致在构件表面形成低强度薄层.配筋混凝土构件施工时,应避免振捣钢筋骨架,防止钢筋四周界面形成低强度灰浆层,削弱混凝土对钢筋的握裹力,影响构件整体质量.混凝土浇筑完毕,应及时清除构件表面多余浮浆层,在混凝土终凝之前及时进行抹面处理.4.3养生粉煤灰混凝土早期强度增长慢,持续时间长,早期养护非常重要并应持续较长时间.一般采取保湿养护不少于14d,在气候干燥的环境下,保湿养护不少于20d.高温蒸气养生对粉煤灰混凝土早期强度增长的影响较为明显.表4实测数据,为蒙蚌高速公路某特大桥上部结构设计强度C50粉煤灰混凝土在不同养护条件下,各龄期强度增长比较.实际施工中采用泵送混凝土,坍落度为150mm.不同养护条件下粉煤灰混凝土各龄期强度增长比较表4温度()不同养护条件下混凝土试块强度(MPa)l2hld3d7d28d标准养护(20)/22538546.057.045蒸养72h后洒水保湿养护14(1285/41.248958.065蒸养72h后洒水保湿养护14(133.0/50552.556.5从表4数据看出,在较高的蒸养温度条件下,混凝土早期强度上升较快,蒸养温度低于50C,粉煤灰?昆凝土各龄期强度与标准养护条件下同龄期强度相差很小.为满足施工需要,提高粉煤灰混凝土早期强度,采取蒸汽养护,温度不宜低于65C,5,55,加加铆舶2007NO.3建材研究与应用一般控制在6580,升温速度不宜超过20C/h.5粉煤灰混凝土应用的其他特点粉煤灰混凝土收缩和徐变较普通混凝土有一定的差别.粉煤灰混凝土早期强度增长慢,后期强度增长明显,粉煤灰对混凝土收缩和徐变影响取决于粉煤灰对混凝土最终极限强度和强度增长速度的影响.粉煤灰混凝土28d龄期前的强度较低,相应龄期内混凝土收缩与徐变也较大,这一特征特别对预应力混凝土构件施工造成一定影响.对预应力混凝土简支梁结构,施加预应力后其静置时间过长,后期起拱度明显增加,与普通混凝土预应力构件相比,变化更明显.以蒙蚌高速公路某特大桥预应力小箱梁施工为例,预应力筋张拉结束初始起拱度7mm12mm,未施加恒载静置1.5个月后,起拱度增至20mm一28mm,变化明显.因此,粉煤灰混凝土构件安装就位后,应及时与相邻构件连接成整体,并施加设计恒载,避免构件后期起拱度增加,影响结构整体质量,给后续工程施工及质量控制造成影响.159粉煤灰混凝土施工中在构件表面形成低强度表层,采用回弹法检测混凝土强度与实际值差别较大,一般偏低于实际强度值15%20%,因此,回弹法对粉煤灰混凝土强度的检测结果不能作为对构件强度评定的依据.掺加适量粉煤灰,相对减少水泥用量,由于粉煤灰价格仅为水泥价格的1/3,相对降低了混凝土生产成本.实际应用证明,掺加适量粉煤灰,混凝土生产成本每立方米可降低12.0元一18.0元,具有较好的经济性.参考文献1刘秉京.混凝土技术【M】.北京:人民交通出版社,1995.2吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土M】.北京:中国铁道出版社,1999.3郑建岚.现代混凝土结构技术ME京:人民交通出版社,1999.4杨伯科.混凝土实用新技术手册M乏春:吉林科学技术出版社l998.5覃维祖.粉煤灰在混凝土中的应用JJ.科技粉煤灰综合利用,2000(3).(上接第156页)际接轨,但这是一个较复杂的系统工程,需要国际间的交流与合作.通过试验,长期观测以及对现役结构的调研等途径收集原始资料,数据是今后一项很重要的工作.正基于此,急需对现行的检测方法和检测设备标准化,以保证获得的数据真实,可靠且能得到充分的利用.耐久性设计应当考虑信息更新,包括建筑物周围环境作用的信息更新和结构抗力的信息更新.建立健全耐久性试验基地与网站,以及建立耐久性相关的数据库,对我国有着长远的重要意义.另外,还需研究的内容有耐久性损伤规律的完善以及多因素耦合作用下损伤规律,结构安全评定等;而更进一步的研究就是基于建筑物生命全过程造价优化及最优寿命评估与维修决策等.当然,随着混凝土耐久性研究进一步深入,许多问题得以迎刃而解,同时又会产生许多新的问题.这样从发现问题,解决问题到再发现问题,再解决问题的提升过程,钢筋混凝土耐久性问题的研究才会一步步向纵深方向迈进.参考文献1金伟良,赵羽习.混凝土结构耐久性M】.北京:科学技术出版社.2002.9.2唐美树.关于结构安全度和耐久性的思考和意见一中国土木工程学会第九届年会主题评述JJ.建筑结构,2000(12).尹芪,文梓芸.混凝土耐久性设计及寿命预测新思维JJ,混凝土与水泥制品,2000(4).MEHTAPK.Concretedurability:fiftyyearSprogressAJ.proceedingof2ndinternationalconferenceOilconcretedurabilityC】.ACIsp126一1.1991.133.DIXiaotan,Zho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