本文選自國家級期刊《建筑知識》，《建筑知識》是由建筑師、工程師的學(xué)術(shù)團(tuán)體中國建筑學(xué)會(huì)主辦的、建設(shè)部主管的一本科普期刊，創(chuàng)刊于1981年，現(xiàn)擁有讀者近4萬。他們遍及全國的各個(gè)設(shè)計(jì)院、建筑師、工程師、材料商、房地產(chǎn)開發(fā)公司、裝飾公司、大專院校的學(xué)生和各大企業(yè)的基建部門。
　　摘要：粉煤灰高性能混凝土具有優(yōu)良的工作性、耐久性及不容忽視的經(jīng)濟(jì)性，因而具有相當(dāng)強(qiáng)的生命力�？梢哉f是一種適用于除了早期強(qiáng)度要求非常高以外，能夠滿足各種工程條件，尤其是大體積混凝土、基礎(chǔ)墊層混凝土以及侵蝕性嚴(yán)酷環(huán)境要求的高性能混凝土。本文著重探討粉煤灰高性能混凝的應(yīng)用技術(shù)，首先對我國粉煤灰的應(yīng)用進(jìn)行了概述，然后分析了其性能，并對其配制和施工進(jìn)行了說明，最后探討了其應(yīng)用現(xiàn)狀和提高粉煤灰在高性能混凝土中應(yīng)用技術(shù)的建議。

　　關(guān)鍵詞：粉煤灰,高性能混凝土,應(yīng)用,配合比

　　一、我國粉煤灰的應(yīng)用概述

　　粉煤灰是燃煤火電工業(yè)的副產(chǎn)品，但目前我國粉煤灰的利用率只有40%左右，大部分的粉煤灰仍未被利用。大摻量粉煤灰混凝土，以其良好的性能，大宗的用量最有條件率先成為綠色高性能混凝土。我國現(xiàn)行的粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)對粉煤灰的品質(zhì)要求不高，但對使用范圍以及用量要求卻過于嚴(yán)格，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在普通鋼筋混凝土中粉煤灰摻量不宜超過基準(zhǔn)混凝土水泥用量的35%，且粉煤灰取代率不宜超過20%。顯然對摻量限制過嚴(yán)，不利于粉煤灰在混凝土中的大規(guī)模應(yīng)用。

　　粉煤灰資源豐富，然而對于粉煤灰性狀的研究及土木工程當(dāng)中的應(yīng)用還沒有一個(gè)完整的認(rèn)識和嚴(yán)格的技術(shù)控制措施，大多是隨機(jī)掌握。不少情況下粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用非但沒有發(fā)揮其應(yīng)有的技術(shù)優(yōu)勢，反而引起了一些施工問題和混凝土質(zhì)量問題。因此對粉煤灰在高性能混凝土中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行探討顯得十分有必要。

　　二、粉煤灰高性能混凝土的性能

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　　粉煤灰對混凝土和易性的改善作用有以下幾點(diǎn)：

　　1、優(yōu)質(zhì)粉煤灰中含有70%以上的球狀玻璃體，這些球狀玻璃體表面光滑無棱角，性能穩(wěn)定，在混凝土的泵送、振搗過程中起著一種類似于軸承的潤滑作用；

　　2、新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán)，粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒，釋放更多的漿體來潤滑骨料，有利于混凝土工作性能的提高；

　　3、摻入粉煤灰可以補(bǔ)償細(xì)骨料中細(xì)屑的不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性，同時(shí)品質(zhì)良好的粉煤灰在同樣的稠度下能減少混凝土的拌和用水量，使混凝土中的水灰比降低到更小水平，減少泌水和離析現(xiàn)象。

　�。ǘ�）強(qiáng)度

　　粉煤灰對混凝土強(qiáng)度有三種影響：減少用水量、增大膠結(jié)材含量和通過長期火山灰反應(yīng)提高其強(qiáng)度。低鈣粉煤灰中的微粒為硅氧四面體結(jié)構(gòu)，自身的活性很低。在水泥的最終產(chǎn)物中，高堿性水化硅酸鈣和Ca（OH）2膠體的結(jié)晶強(qiáng)度很低，特別是Ca（OH）2僅是托勃莫來石強(qiáng)度的1-2%，而Ca（OH）2的體積占整個(gè)水泥石體積的25%。粉煤灰中含有的大量的硅、鋁氧化物，能逐步與Ca（OH）2及高堿性水化硅酸鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成強(qiáng)度較高的低堿性水化硅酸鈣，這樣，不但使水泥石中水化膠凝物質(zhì)的數(shù)量增加，而且也使其質(zhì)量得到大幅度提高，有利于混凝土強(qiáng)度的提高。

　　（三）收縮徐變

　　混凝土的收縮與混凝土的拌和用水量和漿體體積有關(guān)，用水量越少，收縮也越小。優(yōu)質(zhì)的粉煤灰需水量比小于100%，拌和水量的減少使摻粉煤灰混凝土28d后的自干燥收縮和干燥收縮都小。粉煤灰混凝土的干縮也隨粉煤灰摻量的提高而降低。但由于粉煤灰混凝土的水化反應(yīng)慢，水分蒸發(fā)快，所以粉煤灰對混凝土的早期干縮影響很大。為防止粉煤灰混凝土的早期收縮開裂，對其更應(yīng)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。

　　28天齡期以前，混凝土的強(qiáng)度較低，其相應(yīng)齡期的徐變應(yīng)變也較普通混凝土的大，然而與普通混凝土等強(qiáng)度的粉煤灰混凝土在此后所有齡期的徐變均小于普通混凝土。

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　　粉煤灰混凝土具有良好的保水性能，壓力泌水值較小，其初期的壓力泌水率也明顯低于不摻粉煤灰的混凝土。由于粉煤灰的緩凝作用，水化熱降低和水化熱高峰的推遲，以及減水劑所引發(fā)的大量微小氣泡所具有的阻止拌和物沉降分層作用，使得粉煤灰混凝土塌落度經(jīng)時(shí)損失明顯減少。光滑的球狀玻璃體類似于一個(gè)個(gè)滾軸，使混凝土在泵送、振搗過程中減小了摩擦阻力，有利于混凝土在泵送時(shí)自流和在振搗時(shí)的自密。在高強(qiáng)混凝土中，由于膠凝材料用量增多，新拌混凝土的粘度較大，粉煤灰的摻入可以有效減小其粘度，有利于混凝土的泵送施工。

　　三、粉煤灰高性能混凝土的配制及施工

　　高性能混凝土與普通混凝土相比,其變化主要在原材料的選用和配合比的設(shè)計(jì)上,對混凝土的配制要求也更嚴(yán)格。

　　（一）原材料的選擇要求

　　1、水泥:采用優(yōu)質(zhì)水泥，標(biāo)號不低于42.5Mpa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

　　2、砂子:宜選用天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.6～3.0，含泥量不大于2%。

　　3、石子:選用質(zhì)地堅(jiān)硬，級配良好，吸水率低的碎石，Dmax≤20mm，針片狀顆粒含量不超過3%～5%，含泥量低于1%、壓碎指標(biāo)小于10%。

　　4、粉煤灰:配制高性能混凝土通常選用一級粉煤灰，摻量一般為水泥量的15%～30%。

　　5、減水劑:一般選用減水率20%左右的高效減水劑，摻量為膠結(jié)材總量的1.0～1.5%。選用減水劑時(shí)應(yīng)考慮減水劑與水泥、粉煤灰的適應(yīng)性。

　　（二）配合比設(shè)計(jì)

　　近年來，人們提出了多種高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，美國學(xué)者P.K.MEHTA提出了一種半經(jīng)驗(yàn)半實(shí)驗(yàn)性的方法，其要點(diǎn)是:設(shè)定膠結(jié)漿體與骨料的體積比為35:65；根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級確定用水量；水泥與粉煤灰的體積比為75:25；高效減水劑的摻量可取1%；混凝土粗細(xì)骨料體積比對強(qiáng)度等級A可取3:2，并隨強(qiáng)度等級提高而增加。這樣選定初步試配的配合比，再通過試驗(yàn)不斷調(diào)整，求得最終的配合比。

　　（三）粉煤灰混凝土的施工及養(yǎng)護(hù)

　　1、粉煤灰混凝土的澆筑工藝

　　粉煤灰混凝土在進(jìn)行澆筑施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其塌落度，避免塌落度過大；同時(shí)，在保證充分振搗的前提下，要防止混凝土的過振，過振將使混凝土表面出現(xiàn)明顯的粉煤灰浮漿層，影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性及外觀。

　　2、粉煤灰混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝

　　粉煤灰混凝土應(yīng)及早開始養(yǎng)護(hù)，但與水泥混凝土所進(jìn)行的濕養(yǎng)護(hù)不同的是粉煤灰混凝土只需要及早用塑料薄膜或噴灑養(yǎng)護(hù)劑覆蓋，以免水分從表面蒸發(fā)，致使處于表面層的粉煤灰因缺水而不能進(jìn)行二次水化，從而導(dǎo)致表面層微結(jié)構(gòu)疏松，并為內(nèi)部水分進(jìn)一步蒸發(fā)提供通道，導(dǎo)致粉煤灰混凝土的密實(shí)性下降。而如果對剛硬化不久的粉煤灰混凝土進(jìn)行澆水等濕養(yǎng)護(hù)，尤其是在水膠比較大或者溫度較低時(shí)，會(huì)使表層混凝土水膠比加大，同樣也會(huì)形成疏松的結(jié)構(gòu)，并使水分不斷向里滲透，對混凝土整體性能造成類似的影響。

　　四、粉煤灰高性能混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　某高速公路路段要求混凝土的設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度5.0MPa，7d達(dá)到通車要求。由于施工地點(diǎn)距離混凝土公司30km，當(dāng)時(shí)氣溫在35℃以上，坍落度損失大，加上另半幅路面正常通車，只能采用泵送混凝土布料。為滿足施工要求，采用下表的配合比生產(chǎn)大摻量粉煤灰高性能商品混凝土，配制出廠坍落度18～22cm，施工現(xiàn)場14～16cm，共泵送230m3混凝土。通過取芯劈裂試驗(yàn)7d抗折強(qiáng)度達(dá)4.76MPa，28d達(dá)6.2MPa，滿足通車要求。

　　粉煤灰路用商品混凝土的配比及性能

　　五、提高粉煤灰高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)的建議

　�。ㄒ唬└�新和轉(zhuǎn)變觀念

　　隨著現(xiàn)代粉煤灰混凝土技術(shù)的發(fā)展，粉煤灰高性能混凝土已無可爭辯地體現(xiàn)出一系列優(yōu)異性能，在其摻量問題上再不該持保守態(tài)度了。另一方面,結(jié)構(gòu)的耐久性理應(yīng)受到高度重視，推廣應(yīng)用使用壽命長的大摻量粉煤灰混凝土無疑是問題的解決途徑之一。

　�。ǘ�）提高粉煤灰品質(zhì)

　　近年來由于電廠在很大程度上革新粉煤灰的收集技術(shù)，其品質(zhì)有了明顯的提高，如細(xì)度更細(xì)、燒失量更小等。當(dāng)前，研究粉煤灰活性效應(yīng)的激發(fā)機(jī)理和研制粉煤灰激發(fā)劑成為一個(gè)熱點(diǎn)課題，這無疑是進(jìn)一步提高粉煤灰品質(zhì)的關(guān)鍵。

　�。ㄈ�）制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范

　　大摻量粉煤灰高性能混凝土屬于一種新型的建筑結(jié)構(gòu)材料，僅僅局限在試驗(yàn)室研究和部分工程中應(yīng)用是很難推動(dòng)其發(fā)展的，必須盡快制定嚴(yán)格的、可操作的相關(guān)技術(shù)規(guī)范以指導(dǎo)工程實(shí)踐。

　　結(jié)語

　　粉煤灰作為燃煤電廠的副產(chǎn)品，量大且來源穩(wěn)定，對于工程中添加粉煤灰作為混凝土的成分，不但節(jié)約了成本，提高了混凝土的強(qiáng)度，明顯改善混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性,具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。粉煤灰高性能混凝土的應(yīng)用前景廣闊，隨著成本的降低，粉煤灰高性能混凝土?xí)�逐步�?yīng)用到普通工程中。

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