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高掺量粉煤灰商品混凝土的技术要求是什么?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-09-26

一、粉煤灰在商品混凝土中极具应用价值

粉煤灰应用在混凝土中,其主要表现出三个重要效应:“活性效应”、“形态效应”、“微集料效应”。目前,国内粉煤灰混凝土技术发展主要有以下三个方面:高效应粉煤灰资源的应用、高粉煤灰用量混凝土的应用、高功能粉煤灰的制备。在高粉煤灰用量混凝土应用技术中,强调在混凝土中基本组分应各司其职,各组分之间不能完全相互取代。按照这样的观点,就应把粉煤灰看作是混凝土的一种基本组分,而不完全是水泥的代用品。因而在配比设计中,不受波特兰水泥原有性能约束,这样就可以进一步提高粉煤灰用量,收到更加显著的技术经济效益。

依据上述观点,高粉煤灰用量混凝土应用技术,如果在商品混凝土中应用就非常有价值,主要体现在三方面:(1)社会效益:为了保护环境,保护土地不受侵占,国家已把粉煤灰综合利用提到战略高度,给予了许多优惠政策及经济上支持大量利用粉煤灰。(2) 经济效益:高粉煤灰用量混凝土应用技术的实施,可在保证混凝土原有技术指标不变的前提下,节约水泥用量,大大降低单方混凝土成本,全现出很好的经济效益。(3)技术效益:合理的利用好粉煤灰,能降低混凝土初期水化热,减少干缩,改善和易性,增强后期强度,提高抗渗及抗硫酸盐腐蚀能力,改善混凝土浇捣性和终凝性等。

二、目前国内外、洛阳市粉煤灰应用状况比较及发展前景

(1)国外由于粉煤灰掺入混凝土中带来了明显的技术经济效益。国外粉煤灰应用技术是比较高的。英国泰晤士河坝工程,粉煤灰掺量占胶凝材料总量的50%。黑山核电站结构混凝土,粉煤灰掺量达40%。美国在高强混凝土(C60~C80) 粉煤灰掺量也达40%左右。在一些路面及地坪混凝土中,甚至达到60%。从以上资料可看出,国外大掺量粉煤灰混凝土技术应用已非常普及,商品化程度高,技术经济效益好。

(2)国内目前普遍推广的技术是1985年鉴定的“商品混凝土搅拌站外掺散装粉煤灰的应用技术”。粉煤灰掺量占胶凝材料总量15% ~30%,节约水泥5% ~15%。但随着粉煤灰生产及应用领域技术的发展,国内较先进的地区粉煤灰掺量已达到比较高的水平,已逐步应用到机场、高速公路、港口等工程中,但这与国外相比仍存较大差距。

(3)洛阳地区应用状况。洛阳地区由于受粉煤灰品质及地方材料的限制,在商品混凝土发展初期,粉煤灰利用水平比较低,取代水泥率为10% ~15%左右,但随着应用技术的成熟,各商品混凝土生产单位及各科研机构都认识到粉煤灰利用水平可以进一步提高。一方面由于洛阳地区粉煤灰生产技术经过多次工艺改进,已经成熟,粉煤灰的商品已经比较稳定。另一方面,各科研单位经过大量的研究及总结许多工程实践的经验,应用技术已经成熟。因此同国内外相比,粉煤灰应用技术的进一步提高很有潜力的。本站粉煤灰应用水平,在洛阳地区是一定代表性的,取代水泥率10% ~15%。经过近两年多的实践,生产技术相对成熟,在大掺量粉煤灰商品混凝土应用技术上作了大量的研究,也证明提高粉煤灰利用率是可行,且在生产上选择一些工程作了试生产,效果较理想。如把高掺量粉煤灰混凝土技术应用在生产上,社会效益、经济效益及技术效益是很显著的。这些问题后面作出进一步分析。

三、高掺量粉煤灰混凝土对粉煤灰的品质要求

在高掺量粉煤灰商品混凝土中,对粉煤灰的品质有严格要求。有些特掺的混凝土对粉煤的某些具体指标有明确的要求,那就应根据需要进一步具体到粉煤灰的物理性质及化学性质上。只有严格把握粉煤灰质量关,正确理解粉煤的性能及品质,才能为我们推广高掺量粉煤灰商品混凝土应用技术,综合利用粉灰资源打下良好的基础。

四、高掺量粉煤灰商品混凝土的性能

(一)高掺量粉煤灰商品混凝土的性能

(1)对新拌混凝土性能的影响。①和易性:由于粉煤灰目前均采用超量取代法进行配比设计,多加的粉煤灰增大了浆体集料比,填充集料间孔隙,使新拌混凝土具有更好的粘聚性和可塑性;粉煤灰的球塑颗粒可以减少浆体集料间界面摩擦,在集料间起轴承效果,改善了新拌混凝土的和易性。②泌水:粉煤灰可补偿混凝土中的不足,中断砂浆基体中的泌水渠道,对防止混凝土的泌水是有利的。③引气:掺入粉煤灰,由于细屑组分影响会使混凝土空气含量减少1%左右,同时在冷却过程中变成封闭玻璃态,可防止对引气剂的吸附。④凝结时间:会使混凝土凝结时间延长,但能满足规范要求。

(2)对硬化混凝土性能的影响。①抗压强度:粉煤灰对混凝土强度有三重影响:减少用水量,增大胶凝材料含量和通过长期火山灰反应提高强度。表现特征为混凝土早期强度增长较低,后期强度增长较高。②弹性模量:粉煤灰对混凝土弹性模量影响比水泥与集料小,其表现特征:弹性模量早龄期较低,在最大强度时较高。③表现密度:混凝土中掺入粉煤灰可使其表现密度稍为降低,比普通混凝土轻15kg/m左右。④水化热:可降低混凝土中水化热。其降低幅度随粉煤灰取代水泥率提高而增大。⑤抗硫酸盐能力,掺入粉煤灰可提高硬化混凝土抗硫酸盐能力。⑥抗渗与抗腐蚀能力:粉煤灰火山灰反应生成的水化硅酸钙可填充混凝土中的孔隙,增强混凝土的抗渗能力,改善了混凝土的抗腐蚀性能。⑦蠕变:渗粉煤灰后,增大混弹簧上的蠕应变,增大掺量可产生较高拉伸蠕变来提高混凝上的抗裂性。⑧干缩:掺粉煤灰混凝土干缩较普通混凝土稍大。 ⑨抗冻性:粉煤灰混凝土与普通混凝土抗冻性后期大致相当,早期抗冻性稍差。如引入一定气泡的粉煤灰混凝土,可很好地解决抗冻性问题。⑩碱集料反应:混凝土碱的绝对量。瑏瑡碳化:混凝土中掺入粉煤灰会一定程度增大混凝土碳化速度。但可掺减水剂降低水灰比,掺入一不定期量引气剂封闭混凝土中毛细孔解决这一问题。

(二)掺粉煤灰商品泵送混凝土的特性

商品混凝土大都需要泵送,泵送混凝土在掺加粉煤灰,特别是与泵送剂复合使用,不仅经济效益明显,而且又改善了混凝土的技术性能。有利于发挥泵送工艺的优越性,具体如下:(1) 改善混凝土的可泵性,扩大泵送适应范围。(2) 改善混凝土和易性与施工性能,提高工程质量。(3)降低泵送压力,减少机械磨损。(4) 水泥用量减少,生产成本降低。(5) 充分发挥混凝土的后期强度。

(三)粉煤灰混凝土的施工工艺特点

(1)要保证搅拌的均匀性。(2)要防止成型时泌水离析,必须控制好振捣时间,不要漏振或过振,原则上密插短振,为防止面层起粉,抹面时必须二次压光。(3) 要加强早期养护。当采用自然养护时,应注意保持表面潮湿,以免起砂起层。在冬季施工时,更要注意采取早强和保温措施,加强养护。(4)宜与外加剂复合使用。

五、目前高掺量粉煤灰混凝土的试验及生产情况

我站的生产状况在洛阳地区有着较强的代表性。随着我站生产规模的扩大,生产水平趋于成熟稳定,从2000年初,对大掺量粉煤灰商品混凝土应用技术作了大量的试验与研究工作。我们试验的主要目的:在保证混凝土质量和工艺性能的前提下,以增加粉煤灰对水泥取代率,降低水泥用量来达到降低成本的目的。试验方案:在保证粉煤灰品质前提下,在国家规范允许的范围内,保证混凝土工艺性能的前提下,最大限度提高粉煤灰替代水泥率。而有些如地坪、道路等非结构混凝土,参照国际先进水平,适当超出国家规范。由于配合比设计中采用的是超量取代法,而超量系数取得比较大,超量部分粉煤灰实际上是代替了细集料(特细砂)。而从理论上讲:粉煤灰低砂后对提高混凝土强度十分有效,早期在混凝土中起到级配合理、密实的作用,而后期能与水泥水化放出的20%左右Ca(OH)反应,转变成硅酸钙和铝酸钙,使硬化混凝土的孔结构大大改善,提高了混凝土强度与抗冻性。同时由于结构密实,透水性减弱,抗渗性大大提高,由于混凝土强度及密实性提高,混凝土中钢筋锈蚀速度比普通混凝上慢得多。

六、今后粉煤灰应用技术的发展前景

(1)开展的高掺量粉煤灰混凝土应用技术推广,命名试验和生产技术更加成熟。①把强度等级应用范围扩大,不限于C40以下的等级。②把应用工程对象范围扩大,不限于建筑工程,要推广到道路、桥梁等市政工程。

(2)进行粉煤灰机制砂混凝土配合比的研究与优化工作。

(3)着手进行高性能、高强度混凝土的研究工作,为今后的生产总结经验。总之,为粉煤灰在商品混凝土生产广泛运用进行一系列的技术研究,为今后生产打下坚实的基础。

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