粉煤灰混凝土在橋涵施工中的應(yīng)用探究

文正萍

摘 要：簡(jiǎn)要分析粉煤灰及粉煤灰砼的技術(shù)性質(zhì)，并結(jié)合實(shí)際，詳細(xì)介紹粉煤灰混凝土在公路建設(shè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；粉煤灰砼；橋涵

粉煤灰在路橋工程中，除了作路面底基層材料外，大量用作混凝土的組成材料。粉煤灰的化學(xué)成分與煤的品種和燃燒條件有關(guān)，燃燒煤和無(wú)煙煤鍋爐排出的粉煤灰，其中SiO2為45-60%；A12O3為20-35%；Fe2O3為5-10%，CaO為5%左右，燒失量約為5-30%，多數(shù)不大15%。粉煤灰摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能。根據(jù)現(xiàn)代研究認(rèn)為，粉煤灰在混凝土中，能與水泥互補(bǔ)短長(zhǎng)、均衡協(xié)合，所以粉煤灰可以充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實(shí)劑、抑熱劑、抑脹劑等一系列復(fù)合功能的基本材料。所以粉煤灰混凝土具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。大量試驗(yàn)證明摻有粉煤灰的普通混凝土，在澆筑后7d時(shí)間里，強(qiáng)度較低，但在28d時(shí)強(qiáng)度與同期不摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度相當(dāng)，而56d、72d后強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)。

1 粉煤灰及粉煤灰砼的技術(shù)性質(zhì)

1.1 粉煤灰的技術(shù)性質(zhì)

粉煤灰是粉煤燃燒后收集到的灰粒，亦稱飛灰。它既可以作生產(chǎn)水泥的原料也可作路橋工程中的基本材料。而在路橋工程中，粉煤灰除了可作路面底基層材料外，更可大量作為混凝土的組成材料使用。供拌混凝土的粉煤灰主要從下列兩方面考察其性能。

1.1.1 化學(xué)成分

粉煤灰的化學(xué)成分與煤的品種和燃燒條件有關(guān)，一級(jí)燃燒煤和無(wú)煙煤鍋爐排出的粉煤灰其 SiO2含量為45-60%，Al2O3為20-35%；Fe2O3為5-10%，CaO含量約為5%左右，燒矢量約為5-30%，但多數(shù)不大于15%。其中硅、鋁和鐵的氧化物含量是評(píng)定粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的主要指標(biāo)。通常低鈣粉煤灰中這些氧化物含量可達(dá)75%以上。

1.1.2 技術(shù)指標(biāo)

用于拌制混凝土作為摻合料的粉煤灰，按我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)》（GB164-90）規(guī)定，粉煤灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有下列四項(xiàng)：細(xì)度。粉煤灰細(xì)度與其對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有明顯的相關(guān)性，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，細(xì)度愈細(xì)的粉煤灰活性愈大，所以細(xì)度是粉煤灰分級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。細(xì)度是以45μm方孔篩的篩余量表示。需水量比。是指在相同流動(dòng)下粉煤灰的需水量與硅酸鹽水泥的需水量之比；需水量比小的粉煤灰摻入混凝土中可增加其流動(dòng)度，改善和易性，提高強(qiáng)度。燒失量。是指粉煤灰在高溫的灼燒下?lián)p失的質(zhì)量。燒失部分主要為未燒盡固態(tài)碳，這些碳成分的增加，即意味有效活性成分的減少。同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致粉煤灰的需水量增加，因此要加以控制。SO3含量。粉煤灰中SO3含量超過(guò)一定限量可使混凝土后期生成的有害鈣礬石，導(dǎo)致危害環(huán)境，因此也是一項(xiàng)需要控制的指標(biāo)。SO3含量是從測(cè)定其硫酸含量中計(jì)算的結(jié)果。

1.2 粉煤灰混凝土的技術(shù)性質(zhì)

粉煤灰摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能。根據(jù)現(xiàn)代研究認(rèn)為，粉煤灰在混凝土中能與水泥互補(bǔ)短長(zhǎng)、均衡協(xié)合，所以粉煤灰可以充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實(shí)劑、抑熱劑、抑脹劑等一系列復(fù)合功能的基本材料。粉煤灰混凝土具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。大量試驗(yàn)證明，摻有粉煤灰的普通混凝土在澆筑后 7 天時(shí)間里強(qiáng)度較低，但在 28 天時(shí)間強(qiáng)度與同期不摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度相當(dāng)，而摻粉煤灰混凝土在 56～72 天的時(shí)間里強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)。

2 粉煤灰混凝土在某公路工程中的應(yīng)用

某公路工程項(xiàng)目全線橋梁的基礎(chǔ)及下部構(gòu)造和全線的涵洞混凝土均摻入了適量的粉煤灰并取得了不錯(cuò)的效果。在混凝土中摻加粉煤灰節(jié)約了水泥和細(xì)骨料；減少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增強(qiáng)了混凝土的可泵性；減少了混凝土的徐變；減少水化熱、熱能膨脹性；提高混凝土抗?jié)B能力；增加混凝土的修飾性。粉煤灰的摻加也對(duì)混凝土的使用產(chǎn)生了一定的副作用。（1）抗凍性降低。研究發(fā)現(xiàn)，摻加了粉煤灰的混凝土較基準(zhǔn)混凝土抗凍指標(biāo)有所下降，如要提高抗凍性能，則要提高強(qiáng)度或延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期。（2）抗剪強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度有所降低。粉煤灰在使用中利遠(yuǎn)大于弊，粉煤灰在混凝土中貢獻(xiàn)主要取決于其品質(zhì)及其效應(yīng)發(fā)揮的程度。粉煤灰作為混凝土的摻和料，在混凝土向高強(qiáng)度性能方面發(fā)展上的作用越來(lái)越明顯，尤其是用在大體積混凝土和泵送混凝土?xí)r，其作用和效果是其它摻合料代替不了的。

2.1 摻加粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)。全線混凝土中摻用粉煤灰的配合比采用超量取代法

2.1.1 配合比設(shè)計(jì)原則

摻粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)，是以基準(zhǔn)混凝土（即未摻粉煤灰的混凝土）的配合比為基礎(chǔ)，按等稠度、等強(qiáng)度等級(jí)原則，用超量取代法進(jìn)行調(diào)整。

2.1.2 配合比設(shè)計(jì)

公路構(gòu)造物摻粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)共有7種，介紹其中最典型的一種水下C25混凝土的配合比設(shè)計(jì)。混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)為C25，使用部位為橋基礎(chǔ)鉆孔樁。水泥采用PO325普通硅酸鹽水泥。各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)檢驗(yàn)均合格；碎石的生產(chǎn)規(guī)格為1-2cm。該碎石級(jí)配、含泥量、針片狀含量等指標(biāo)均符合要求。橋涵所用砂為機(jī)制砂，該砂石粉含量小于7%，經(jīng)篩分試驗(yàn)確定為粗砂，符合設(shè)計(jì)要求；使用Ⅱ級(jí)粉煤灰，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.3 水泥混凝土配合比計(jì)算

本設(shè)計(jì)中C25水下混凝土為橋基礎(chǔ)鉆孔樁灌注用，考慮到施工特殊環(huán)境，其水灰比、水泥用量、坍落度、砂率等指標(biāo)方面較普通混凝土提高標(biāo)準(zhǔn)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》要求的計(jì)算方法和步驟，同時(shí)參照5橋涵施工技術(shù)規(guī)程6的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行。

2.2 檢驗(yàn)強(qiáng)度和確定實(shí)驗(yàn)室配合比

確定一個(gè)基準(zhǔn)配合比后，采用水灰比0.50，0.55，0.60分別拌制3組混凝土拌和物，保持粗骨料用量不變，但砂率可以相應(yīng)增加或減少1%，用水量亦保持不變，進(jìn)行混合物拌和，按規(guī)范要求制成混凝土抗壓試塊，在溫度（20┴3℃），相對(duì)濕度大于90%條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測(cè)得7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到試配比強(qiáng)度的70%以上方可使用。

2.3 確定實(shí)驗(yàn)室配合比

根據(jù)上面混凝土試件的28d抗壓強(qiáng)度即符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。又比較經(jīng)濟(jì)的是第二組配合比。通過(guò)試拌測(cè)得表觀密度為2380kg/m3，與假定密度（假定密度為2400kg/m3）之差小于2%。可以不進(jìn)行校正，該配合比即為實(shí)驗(yàn)室配合比即：水：水泥；粉煤灰：砂：碎石=355：230：701：1051：92。

3 粉煤灰混凝土的性能和效益

通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，摻加粉煤灰不僅能降低工程造價(jià)，更重要的是能改善混凝土性能。粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時(shí)間慢，水化熱低，坍落度損失少，后期強(qiáng)度高，抗?jié)B性能和干縮性等方面都有所改善，抗凍和碳化性能有所下降。粉煤灰混凝土不僅能節(jié)約水泥，還減少了細(xì)骨料，從而降低了混凝土成本，具有一定經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)利用粉煤灰，可減少占地面積及環(huán)境污染，因此，具有一定社會(huì)效益。

摻粉煤灰混凝土具有較好的抗凍、抗?jié)B性能，可有效阻止堿集料反應(yīng)的發(fā)生及有效降低混凝土內(nèi)部水化熱，即可顯著改善混凝土的耐久性。在配制高耐久性混凝土?xí)r應(yīng)當(dāng)特別注意高效減水劑與膠凝材料的適應(yīng)性，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選擇相對(duì)最佳的膠凝材料用量、引氣劑與高效減水劑摻量。粉煤灰是配制綠色高性能混凝土的理想材料之一。在混凝土中摻用粉煤灰，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益都十分可觀。

參考文獻(xiàn)

[1]齊濟(jì).粉煤灰砼在橋涵施工中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技.2011.6