人民勝利渠灌區(qū)粉煤灰砼試驗(yàn)應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)效益分析

李呈輝 璩社群 李思文

【摘 要】人民勝利渠灌區(qū)附近有充分的砂、石骨料和水泥廠、電廠。采用摻粉煤灰砼襯砌渠道，符合就地取材，降低工程造價(jià)的原則。為了配合灌區(qū)工程改造項(xiàng)目的進(jìn)行，我們就摻粉煤灰砼進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并于2017年5月～11月在人民勝利渠灌區(qū)渠道防滲護(hù)砌工程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】粉煤灰砼；強(qiáng)度變化；經(jīng)濟(jì)效益

【Abstract】There are sufficient sand， stone aggregates and cement plants and power plants near the People's Shengli Canal Irrigation District. The use of powdered coal ash lining channels is in line with local materials and reduces the cost of construction. In order to cooperate with the irrigation project reconstruction project， we carried out experimental research on the fly ash ash， and carried out the promotion and application in the channel anti-seepage protection project of the People's Shengli Canal Irrigation District from May to November 2017.

【Key words】Fly ash；Strength change；Economic benefit

1、摻粉煤灰砼試驗(yàn)

1.1 原材料試驗(yàn)。

（1）砂：采用輝縣河砂，細(xì)度模數(shù)為1.987。（見表1）。

（2）石子：碎石，直徑1～1.5cm，一級配。（見表1）。

（3）水泥：新鄉(xiāng)潞王墳水泥廠產(chǎn)42.5礦渣水泥。（見表2）。

（4）粉煤灰：粉煤灰是低標(biāo)號（C20以下）砼的一種摻合料，我們對當(dāng)?shù)仉姀S的粉煤灰作了調(diào)查及試驗(yàn)分析工作，其中新鄉(xiāng)電廠的干排灰還是比較好的。其化學(xué)成分及物理力學(xué)指標(biāo)見表3、4。

1.2 室內(nèi)試驗(yàn)。

室內(nèi)進(jìn)行了粉煤灰砂漿和粉煤灰砼試驗(yàn)：

（1）粉煤灰砂漿。

不同粉煤灰摻量的水泥砂漿強(qiáng)度見表5及圖1。

（2）煤灰砼強(qiáng)度試驗(yàn)成果見表6及圖2。抗凍、抗?jié)B成果見表7。

1.3 試驗(yàn)成果分析。

1.3.1 摻粉煤灰對砼抗壓強(qiáng)度的影響。

1.3.1.1 根據(jù)有關(guān)粉煤灰對砼的技術(shù)文獻(xiàn)及資源的論述，粉煤灰砼的作用機(jī)理，主要是粉煤灰在砼中起三種作用：即火山灰效應(yīng)、粉末效應(yīng)和微珠效應(yīng)。粉煤灰砼的性能和這三種效應(yīng)密切相關(guān)。

（1）火山灰效應(yīng)：粉煤灰中活性氧化硅、氧化鋁的玻璃體含量與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈉進(jìn)行二次反應(yīng)，生成穩(wěn)定的具有一定強(qiáng)度的硅酸鈣和鋁酸鈣，填充了粉煤灰顆粒與水泥之間的孔隙，提高了密實(shí)度。

所以摻粉煤灰砼后期強(qiáng)度增長率較高。細(xì)度越細(xì)，火山灰效應(yīng)越明顯。

（2）粉末效應(yīng)：粉末效應(yīng)取決于粉煤灰的細(xì)度和摻量，細(xì)度越細(xì)的粉煤灰越能提高水泥的分散度，有利于水泥水化反應(yīng)。

（3）微珠效應(yīng)：粉煤灰的球形顆粒在砼中的滾珠作用，能改善砼和易性，減少拌和用水量，起到所謂“固體減水劑”作用。

1.3.1.2 所以，評價(jià)粉煤灰質(zhì)量優(yōu)劣，能否使用，主要看該粉煤灰的顆粒形態(tài)、細(xì)度、需水量比和強(qiáng)度比。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰玻璃體含量高，顆粒細(xì)且多為球體，在水泥砼中屬于活性微集料。從室內(nèi)試驗(yàn)成果表5和圖1也可以看出，摻粉煤灰水泥砂漿的后期強(qiáng)度增長率，隨粉煤灰摻量增加而增大。

1.3.1.3 從圖2可以看出，隨著粉煤灰摻量的增加相對強(qiáng)度隨之下降，為了保證一定的強(qiáng)度是不能無止境的隨意增加摻量的。另外，從表6來看，10%煤灰摻量的砼，其28天強(qiáng)度為21.3MPa，稍大于C20砼；15%與20%煤灰摻量的砼，其28天強(qiáng)度分別為19.5 MPa、19.1 MPa，均稍低于C20砼；其中15%煤灰摻量，極接近于C20砼。根據(jù)就高不就低的原則，C20砼煤灰摻量應(yīng)在10%～15%之間。但考慮到本次試驗(yàn)用砂為輝縣河砂，偏細(xì)且含泥量較高，水泥為礦渣水泥，標(biāo)號偏低，其對砼強(qiáng)度的負(fù)面影響均較大。因此，摻粉煤灰砼，如果在渠道防滲襯砌工程改造中應(yīng)用，建議砂采用粗砂，水泥采用普通硅酸鹽水泥，粉煤灰摻量選用15%～20%。

1.3.2 粉煤灰砼的抗凍抗?jié)B性能。

粉煤灰的活性主要靠二次水化作用，這個(gè)作用一般發(fā)生在28天以后。從表7的試驗(yàn)證明粉煤灰的抗凍抗?jié)B性能在90天左右才能明顯提高。

2、粉煤灰砼的應(yīng)用

2.1 在渠道防滲護(hù)砌工程中的應(yīng)用。

（1）根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，我們于2017年5月～11月在人民勝利渠渠道砼襯砌工程中進(jìn)行了應(yīng)用。

（2）該工程襯砌長度為為6.3Km。工程設(shè)計(jì)為全斷面現(xiàn)澆C20砼襯砌，采用梯形斷面，底寬18m，襯砌厚10cm。邊坡1：2，糙率0.015，渠底比降為1/4000，砼共2.1萬方。

（3）經(jīng)配合比試驗(yàn)，每立方米砼用料為：42.5R普通硅酸鹽水泥264Kg，粉煤灰51.5Kg，信陽粗砂707Kg，碎石1200 Kg，水163 Kg。粉煤灰摻量為16%，接近試驗(yàn)值15%。

（4）經(jīng)機(jī)旁、現(xiàn)場及成品取樣壓試，其抗壓強(qiáng)度結(jié)果見表8。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.2.1 技術(shù)指標(biāo)。

（1）從表8可以看出，機(jī)旁、現(xiàn)場及成品取樣結(jié)果，其28天強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)要求（200Kg/cm2）。成品取樣強(qiáng)度略小于機(jī)旁、現(xiàn)場取樣強(qiáng)度。這可能與砼的振搗與養(yǎng)護(hù)有關(guān)。

（2）抗凍性能：根據(jù)本省全年最低氣溫情況，和黃河以北冬季氣溫資料，一般絕對最低氣溫多在-15℃以上，新鄉(xiāng)地區(qū)最冷月平均氣溫為-3.3℃，最冷日平均氣溫為-9.7℃，按規(guī)范規(guī)定抗凍要求不高，室內(nèi)試驗(yàn)證明摻粉煤灰砼與不摻粉煤灰砼結(jié)果相近。

（3）抗?jié)B性能：現(xiàn)場滲漏觀測待進(jìn)行，室內(nèi)抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果見表7，28天齡期抗?jié)B結(jié)果大于S5（抗?jié)B儀僅能作到此）。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（1）考慮工地現(xiàn)場摻與未摻粉煤灰的砼配比基本相同，故對比經(jīng)濟(jì)指標(biāo)時(shí)，只計(jì)算膠結(jié)料部分，見表9。

（2）從表9可以看出，1m3摻15%粉煤灰砼較純水泥砼可節(jié)約6.97元，占膠結(jié)材料價(jià)的8%。

[文章編號]1619-2737（2018）06-08-877

[作者簡介] 李呈輝（1983- ），男，籍貫：河南新鄉(xiāng)，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，主要從事灌區(qū)水利科研工作。