大摻量粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用
一、 大摻量粉煤灰混凝土定義
將粉煤灰看著一個獨立組分,而不是水泥的替代品,以工程設(shè)計與施工及環(huán)境的要求為基準(zhǔn),而不是以不摻粉煤灰的混凝土為基準(zhǔn),進行混凝土設(shè)計、生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護。
二、 粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境和作用
1、水膠比:當(dāng)采用合適的材料與良好的水膠比時。以水泥用量為300-350kg/m3,水灰比0.45-0.55范圍,可以制備出28天抗壓強度為35-40MPa ( 即目前最常用的C30級),在大多數(shù)環(huán)境條件下呈現(xiàn)足夠低的滲透性和良好耐久性的混凝土。如果膠凝材料再少、W/C再大,則會出現(xiàn)孔隙率大、抗?jié)B性不良等問題。
2、溫度:摻有大量粉煤灰的混凝土,不僅溫度收縮因溫度升降可以明顯減小,而且粉煤灰的初期水化緩慢,可以使低水膠比混凝土開始硬化時的實際水灰比增大,使水泥以及膨脹劑具有良好的水化環(huán)境。同時,與純水泥混凝土一樣,摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度的升高而加快,因此強度發(fā)展也要加快。大摻量粉煤灰混凝土的強度發(fā)展在低水膠比的條件下,很快通過最初的緩慢凝結(jié)與硬化期,強度的發(fā)展迅速加快。試驗表明:與實際結(jié)構(gòu)物澆筑的硅酸鹽水泥混凝土相比,摻30%粉煤灰后,不僅溫升可以降低近10度,使溫度收縮和開裂的危險減小,同時由于溫升的作用,其抗壓強度在3天前早已超過了硅酸鹽水泥混凝土。
3、濕度:與普通水泥混凝土不同,摻粉煤灰混凝土,尤其是大摻量粉煤灰混凝土的水灰比足夠大,即混凝土體內(nèi)有充足的水分供水泥與粉煤灰水化,所以對這種混凝土的養(yǎng)護,需要有別于普通混凝土:不要濕養(yǎng)護,尤其不要早期澆水或浸水,否則會使表層混凝土的水灰比增大,對強度和抗?jié)B透、耐磨耗等性能帶來十分不利的影響。大摻量粉煤灰混凝土需要在澆搗后及時覆蓋,避免其因水化較緩慢,向外界蒸發(fā)水分的時間較長、蒸發(fā)量也大,造成表面疏松、強度和抗?jié)B透性下降。
4、 稠度:粉煤灰混凝土,尤其是大摻量粉煤灰混凝土的外觀十分粘稠,使其在運輸和澆筑過程不易離析,對改善均勻性有明顯好處。由于粉煤灰的滾珠效應(yīng),摻粉煤灰混凝土有較大的有效振搗半徑,易于振搗密實。
通過以上分析得出:較低的水膠比、較高的溫度,以及及時地覆蓋而不是濕養(yǎng)護,是粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境。要獲得這樣的環(huán)境,必須采用大摻量粉煤灰混凝土。大摻量粉煤灰混凝土的抗裂性能優(yōu)異無可懷疑,但現(xiàn)行規(guī)范的摻量限制不利于發(fā)揮粉煤灰的作用。
三、 現(xiàn)行規(guī)范摻量的限制
一定范圍里,是混凝土的水膠比,而不是粉煤灰的摻量決定使用效果。目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中粉煤灰摻量限制(例如25%以內(nèi)),對配制中低強度的混凝土來說,恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的粉煤灰范圍。因為粉煤灰水化緩慢,生成物少,粉煤灰混凝土適宜的水膠比在0.4以下;普通混凝土常用的0.5左右水灰比條件下?lián)?0-20%粉煤灰,即使同時摻有高效減水劑,一般水膠比仍需維持在0.4以上。但是如果繼續(xù)增大粉煤灰摻量,由于粉煤灰表觀密度約只有水泥的2/3,拌合物漿體含量的增大就可以產(chǎn)生降低水膠比的作用。
四、 大摻量粉煤灰混凝土的局限性
1、煤灰-水泥-化學(xué)外加劑的相容性,表現(xiàn)為混凝土水膠比能否有效地降低,一般說來,當(dāng)水膠比只能在0.4以上時,在中等強度混凝土中使用的效果就可能成問題;
2、大摻量粉煤灰混凝土的水泥用量少,由于起激發(fā)作用的氫氧化鈣含量減少,使粉煤灰的水化條件劣化,所以在不同條件下存在一最佳粉煤灰摻量,并非越大越好;
3、摻粉煤灰混凝土比普通混凝土對溫度更為敏感,在氣溫較低時制備的摻粉煤灰混凝土,強度發(fā)展較為緩慢。
五、 使用大摻量粉煤灰混凝土注意問題
1、配制混凝土的骨料級配良好,以減小空隙率,利于水膠比降低,保證使用效果;
2、必須采用強制式攪拌機拌合大摻量粉煤灰混凝土;
3、混凝土澆筑后,要及時噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋外露表面,但無需噴霧或澆水養(yǎng)護;
5、氣溫過低時,要采用保溫養(yǎng)護措施,使混凝土硬化和強度發(fā)展?jié)M足施工要求。
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