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粉煤灰在混凝土中如何应用?

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

随着我国电力事业的发展,粉煤灰的排放量也在逐年增加,如果不将其利用将造成严重的环境污染。因此搞好粉煤灰的综合利用,对减少工业废渣对环境的污染,化害为利、变废为宝及节约能源和自然资源等,都具有深远的意义。

粉煤灰作为混凝土的掺合料,意义尤为重大,这不仅因为该项用途能大量利用粉煤灰,而且掺有粉煤灰的混凝土具有一系列的优点。如,可使混凝土后期强度高,干缩性小,和易性好,水化热低,抑制碱-集料膨胀,抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。为加强建筑工程质量,增加企业经济效益,我们在查阅有关文献资料的基础上,结合建设部推广的“十大科技成果”,近几年来重点对粉煤灰混凝土进行试配研究,在初步应用成功的基础上,又开始了大面积的推广应用,取得了较好的经济效益和社会效益。

一、原材料的选用

(一)水泥、砂、石

根据混凝土不同强度等级选用32.5R,42.5R普通硅酸盐水泥;细集料选用泉州金鸡砂,细度模数为2.68~2.69,含泥量小于3.0%;粗集料选用人工破碎碎石5~31.5。

(二)外加剂

根据不同的混凝土工程要求,选择早强减水剂、缓凝减水剂其品质符合GB8076—1997标准。

(三)粉煤灰

选用福州华能电厂的Ⅱ级粉煤灰,其化学成分和物理性能符合要求。

二、粉煤灰掺用方法及实践效果

粉煤灰混凝土的配合比设计是以基准混凝土配合比为基准,按等稠度,等强度等级原则,经过室内几十组系统复演性试验提出了单掺(掺粉煤灰),双掺(掺粉煤灰、减水剂),三掺(掺粉煤灰、减水剂、膨胀剂),根据不同混凝土工程的要求采用不同的掺用方法。

(一)粉煤灰在普通混凝土中的应用及效果

应用单一粉煤灰配制的混凝土即称为单掺,单掺混凝土它的早期强度会有所降低,这主要是因为粉煤灰的二次水化反应一般在混凝土浇筑14d以后才开始进行的,但它的后期强度发展正常,仍然可以达到设计要求。在普通混凝土中掺入粉煤灰,采用对水泥等量取代或超量系数试配方法。表1是基准混凝土和单掺混凝土的效果试验。

从以上试验结果可以看出,对C20的混凝土,部分的粉煤灰取代水泥量(粉煤灰掺量为18%),而水胶比较基准混凝土小,这对提高混凝土的强度、密实度及减少收缩都是有利的;其早期的强度比基准混凝土略低;后期强度有明显的优势提高。在常规施工中,其效果是比较好的。

三、粉煤灰在双掺混凝土中的应用及效果

为适应当前工程工期较紧的需要,尤其是对一些重要的结构构件及制约工期的关键部位,实现混凝土早强是很有必要的。经过一系列的试配及工程试点,我们发现在掺有粉煤灰的混凝土中加入一定量的早强减水剂,不仅能增加其早期强度,也足以弥补掺入粉煤灰而混凝土的前期强度不足,还可再节省一定量的水泥。这是因为减水剂在粉煤灰混凝土中起了两种作用,一是可以减少混凝土拌合水的用量,减少水灰比,提高混凝土中水泥的浓度;二是以减水剂为主的化学外加剂能使水泥中硅酸钙水化所产生的Ca(OH)增多,有利于粉煤灰与Ca(OH)的二次水化反应,从而激发了粉煤灰的活性,加速提高了粉煤灰混凝土的早期强度。且其强度及和易性等主要性能指标都有不同程度的提高,表2是单掺、双掺混凝土效果试验。

从表2的试验结果中可以看出,单掺粉煤灰混凝土与双掺粉煤灰混凝土相比,双掺粉煤灰其早期强度在减少水泥用量的情况下还有明显的提高,与不掺入早强减水剂的粉煤灰混凝土相比,C45的强度等级的混凝土减少水泥用量41kg/m (与单掺比),7d的抗压强度比为108%。由于双掺混凝土能有效发挥粉煤灰的活性、有效地提高混凝土的力学性能、有显著的经济效益,更适宜大面积的推广应用。

四、粉煤灰在三掺混凝土中的应用及效果

三掺混凝土,即在混凝土中掺用粉煤灰和减水剂时,再加入膨胀剂。膨胀剂作为外加剂掺入普通混凝土中(掺量10% ~12%)能使硬化的混凝土产生适度微膨胀来补偿混凝土的收缩,在有约束的条件下,在混凝土中建立0.2~0.8MPa的应力,这一应力大致能抵消混凝土中产生的收缩应力,从而使混凝土不开裂或少开裂;同时,膨胀剂水化后产生的钙矾石能不断填充混凝土孔隙,改善混凝土的孔细结构,增加混凝土的密实性,膨胀剂的加入还能减少混凝土拌合物的泌水,但会使拌合物的坍落度损失增大。因此,在混凝土中掺用粉煤灰、减水剂、膨胀剂,由于这三种材料的互相作用,在一定的配合比条件下,显著减少了混凝土拌合物的泌水,大大降低了混凝土中连通的毛细孔的含量;膨胀剂水化产生的钙矾石和粉煤灰二次水化产物,使混凝土的密实性得到了明显的提高;减水剂的掺入,提高了混凝土拌合物的流动性,提高了混凝土早期的强度,弥补了加入粉煤灰而使混凝早期强度下降的不足。以上几种材料的相互作用,保障了混凝土的强度,提高混凝土的密实性与构筑物的抗裂性能。表3是双掺混凝土、三掺混凝土效果试验。

从表3的试验结果中可以看出,三掺混凝土的抗压强度、抗渗效果比双掺的混凝土好,但从经济效益方面不如双掺混凝土明显,因为膨胀剂的价格较高,且掺量比较大,一般在水泥用量的10% ~14%。

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