某大橋梁體配合比選定關于確定粉煤灰摻量問題的淺析

孫雙喜

（中鐵隧道集團有限公司工程試驗中心 河南 洛陽 471009）

1 原材料選用

1.1 水泥：唐山冀東水泥股份有限公司P·O42.5水泥，密度3.0g/cm3，比表面積328m2/kg，標準稠度用水量26.0%，安定性合格，3d、28d抗壓強度值分別為26.1MPa、48.9MPa。

1.2 粉煤灰：張家口某公司生產的F類，Ⅰ級粉煤灰細度5%，Ⅰ級粉煤灰細度8%；兩種一級粉煤灰燒失量分別為0.3%，0.4%；含水率均為為0.2%，需水量比92%，91%；Ⅱ級粉煤灰細度15%，20.6%其各項指標檢測均合格。

1.3 礦渣粉：S95級礦渣粉，摻量恒定為5%。

1.4 細骨料：中砂，細度模數2.8，含泥量1.6%，泥塊含量0.2%。

1.5 粗骨料：粒徑范圍 5～20mm，其中 5～10mm 占 30%，10～20mm 占70%，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%。針片狀含量3%，吸水率0.8%。

1.6 外加劑：液體的KDSP-1聚羧酸高性能減水劑，摻量1.0%。減水率29%，含氣量試驗2.8%。

水：地下水，飲用水。

2 試驗

2.1 粉煤灰摻量與混凝土坍落度的關系確定

究粉煤灰和聚羧酸高性能減水劑之間的關系，先進行了粉煤灰摻量對混凝土坍落度影響驗證，設計不加減水劑的普通配合比。

設計基準配合比：水灰(膠)比取0.42，水量為195kg，砂率為40%。

對比配合比：水膠比、砂率、泵送劑摻量和用水量不變，分別摻入5%、10%、15%、20%、25%的粉煤灰，并測定坍落度。

2.2 梁體基準配合比設計

設計基準配合比：

水膠比0.32，砂率40%，礦渣粉摻量5%，外加劑摻量1.0%，用水量150kg，設計坍落度180～220mm，含氣量2～4%。

對比配合比：

水膠比、用水量、砂率、礦渣粉摻量不變，粉煤灰以0%、5%、10%、20%、30%進行摻加，并對不同配合比得出的強度進行綜合評定。

3 試驗結果分析

3.1 粉煤灰不同摻量對拌合物坍落度的影響

圖1 混凝土坍落度隨粉煤灰摻量的變化曲線Fig.1 The slump of concrete with fly ash curve

由圖1可知，粉煤灰摻量在0～30%時，坍落度隨粉煤灰摻量的增大而增大，這是因為粉煤灰顆粒球狀玻璃體能顯著降低混凝土拌合物的屈服應力，提高拌合物的流動性。

3.2 粉煤灰對摻聚羧酸高性能減水劑混凝土含氣量的影響

在進行混凝土的試拌過程中，不同摻量的粉煤灰對混凝土的坍落度影響較大，隨著摻量的增加，混凝土的坍落度反而減小，這完全不同于粉煤灰的減水作用，根據以往的經驗，I級粉煤灰替代水泥后，能夠減少達到相同流動度時的聚羧酸系減水劑的用量，降低聚羧酸系減水劑的飽和摻量。從圖2中可以看出粉煤灰摻量的增加混凝土坍落度減小，同時由圖3可知，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土含氣量逐漸的減小，也就是混凝土的容重在增加，隨著粉煤灰摻量的增大，混凝土的粘聚性增加，我們可以得出Ⅰ級粉煤灰與聚羧酸高性能減水劑使用時，降低了減水劑的減水作用，究其原因為粉煤灰粉煤灰的細顆粒對混凝土空隙的填充作用時混凝土的含氣量減小，容重增大，粘聚性增加，坍落度降低擴展度減小。所以Ⅰ級粉煤灰有的時候在混凝土中與聚羧酸高性能減水劑使用時不但沒有起到減水的作用，有的時候還會使減水劑摻量增大。

從圖中可知當粉煤灰摻量在10%～15%的范圍內，混凝土含氣量能更好的滿足2～4%的要求。

圖2 粉煤灰與減水劑復合使用時與坍落度的關系曲線圖Fig.2 Fly ash and water reducing agent when used in composite and slump relation curve

圖3 粉煤灰摻量對混凝土含氣量的影響關系曲線Fig.3 The content of fly ash on concrete air content relationshipcurve

3.3 粉煤灰摻量選擇受早期強度的影響

依據相關的設計，現場梁體初張拉的的時間為10天左右，要達到設計標號的80%以上，而且設計的梁體都是5m左右的箱梁梁塊，在張拉的時候相比長度較長的梁體總的受力部位較多而且受力范圍較集中，對于橋梁梁體的早期強度有比較高的要求，然而粉煤灰對混凝土的早期強度影響較大，所以也要進行強度綜合評定。表1為不同摻量粉煤灰對應的混凝土強度。從表格中可以看出，粉煤灰摻量為10%的配合比強度比較符合現場情況。綜上所述，選擇粉煤灰10%的摻量可滿足目前本項目原材料的要求，與減水劑的符合使用可以滿足拌合物性能的相關要求，滿足現場施工，同時早期強度也可以得到保證。

表1 不同摻量的粉煤灰配合比對應的不同齡期的強度Table.1 Effect of different dosage of fly ash mixture ratio corresponding to the different age strength

4 結論及建議

在保證混凝土流動性與高強度的前提下，粉煤灰的摻量主要受流動性、可泵性及經濟性的限制，因此，選擇粉煤灰在混凝土中的最優摻量是配制高強粉煤灰泵送混凝土的關鍵，優質粉煤灰同減水劑一樣也具有一定的減水作用，能顯著改善混凝土拌合物的和易性及可泵性。但是在進行粉煤灰最優摻量的選擇時也要考慮與高性能減水劑復合使用時相互的抑制作用。

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