粉煤灰在高性能砼中應(yīng)用的探索引言國外從30年代，國內(nèi)從50年代開始在混凝土中應(yīng)用粉煤灰。隨著對粉煤灰在混凝土中效應(yīng)研究的不斷深入以及應(yīng)用經(jīng)驗的積累，粉煤灰的諸多優(yōu)點逐漸被發(fā)現(xiàn)并逐漸得到認(rèn)同（盡管這一過程仍顯得比較緩慢），比如說，粉煤灰具有活性、分散性、填充性、穩(wěn)定性，對于混凝土來說可以利用粉煤灰的活性，節(jié)約水泥，利用填充性改善混凝土密實度，利用微珠的“軸承”作用改善和易性和減少用水量，利用穩(wěn)定性，改善混凝土拌合物的粘聚性和勻質(zhì)性。70年代以來，有三個最主要的因素大大促進了粉煤灰應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。其一是水工大壩大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由于水化熱溫升與氣溫劇變導(dǎo)致的幾乎無壩不裂的現(xiàn)實，以及巨大的溫控費用與相對長的工期，促進了對傳統(tǒng)筑壩方法的變革，導(dǎo)致了一種全新的碾壓混凝土筑壩技術(shù)問世。為加快筑壩進度，就必須最大限度地降低混凝土的水化熱溫升，因此碾壓混凝土的水泥用量非常低，同時，為了支承碾壓設(shè)備的重量，它又必須足夠干，而為了能將足夠干的拌合料碾壓均勻密實，膠材漿狀物又不可太少，于是摻用粉煤灰成了物盡其用的最佳選擇。其二，八十年代初，粉煤灰推廣應(yīng)用擴展到大型熱風(fēng)爐基礎(chǔ)，高爐基礎(chǔ)，長大隧道、橋梁、高層建筑等。在這一前提下國家制定一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為粉煤灰的推廣應(yīng)用輔平了道路，比如，于1979年電力部等頒布了《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-79）標(biāo)準(zhǔn)，1984年建設(shè)部頒布了《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ28-86），1984年10月《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》等。其三，近期電力工業(yè)的發(fā)展，仍然是以燃煤的火力發(fā)電為主。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電廠規(guī)模不斷擴大，燃煤機組不斷增加，導(dǎo)致粉煤灰和爐底渣排放量急劇增加。1985年，火電廠排放灰、渣總量為3768萬噸，到1995年增加到9936萬噸，平均每年增加560萬噸。，2000年我國粉煤灰排放量已達到1﹒6億噸，貯灰還需占用大量土地。因此，如何處理這些廢渣、廢料對環(huán)境保護就顯得非常重要和有意義了，國家一系列粉煤灰應(yīng)用規(guī)范的制訂促進了粉煤灰在混凝土中應(yīng)用。其四是減水劑尤其是高效減水劑的逐漸普及，使粉煤灰的潛能得到了淋漓盡致的發(fā)揮。目前全國水泥和混凝土中應(yīng)用粉煤灰量每年約數(shù)十萬噸，其中上海市推廣應(yīng)用最為廣泛，幾乎所有的商品混凝土攪拌站都配備有摻加粉煤灰外加劑裝置。而在我市粉煤灰推廣應(yīng)用比較緩慢，大多數(shù)建設(shè)單位還對粉煤灰的認(rèn)識不足，針對這一現(xiàn)狀，材料試驗室根據(jù)多年對粉煤灰性能和粉煤灰在混凝土中應(yīng)用進行試驗探索，積累了一定的經(jīng)驗。由于低標(biāo)號的混凝土中摻加粉煤灰已經(jīng)普遍被接受，本文僅對粉煤灰在高性能混凝土中的作用及對混凝土性能的影響進行了初步研究。1試驗方案本試驗是一個探索性試驗，因此必須要有一個合理的正確的試驗步驟，來提供一個方向性的指導(dǎo)，以保證整個試驗探索過程中不至于盲目行事。本試驗的試驗方案初步確定如下：第一階段：測量水泥、不同摻量粉煤灰與水泥混合物的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，從而獲得粉煤灰在水泥凈漿中的一些特性。第二階段：在滿足設(shè)計強度指標(biāo)的前提下，設(shè)計一個不摻粉煤灰基準(zhǔn)混凝土配合比。第三階段：以第二階段配合比為基礎(chǔ)探索摻入粉煤灰混凝土的合理配比，以期達到盡可能多量粉煤灰替代水泥，降低工程成本的經(jīng)濟目的。2試驗原材料（一）水泥山東蔚陽集團生產(chǎn)的水泥，其性能指標(biāo)如表1所示。蔚陽水泥的性能指標(biāo)表1碧安定性辣細(xì)度遮%選標(biāo)準(zhǔn)稠度用水脾量照%豈抗壓強度（念MPa船）攀抗折強度（荒Mpa慌）成3d身28d么3d藥28d釀合格錄2.2簡27.0戰(zhàn)28.1耐51.1夸5.8荒8.2（二）粉煤灰威海市華能電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，各項性能指標(biāo)如表2、3所示。華能電廠Ⅱ級粉煤灰性能表2欲細(xì)度覺%耕需水量比伐%眨含水率紗%宜堆積密度㎏浮/m紡3鏟18.6浙100太0.31槳765華能電廠Ⅱ級粉煤灰化學(xué)成份表3施SiO香2枝%建Fe現(xiàn)2醬O速3禾%潤Al廣2學(xué)O斗3貓%紙CaO%戴MgO%嫁SO脆3期%握燒失量黑%品61.12飼2.51歲20.96朗3.16膜1.40怪0.37境3.6恢（粉煤灰質(zhì)量子指標(biāo)見附表候1寬）（三）細(xì)骨料須文登界石中砂卸，細(xì)度模數(shù)為搏2.7鎮(zhèn)，屬鍛于棕Ⅱ謀區(qū)連續(xù)級配，勤其性能指標(biāo)如色表爸4爆所他示。挎文登界石砂的相性能指標(biāo)表啟4闖含泥量割%棄泥塊含量內(nèi)%爬堆積密度㎏麗/m鑰3滔表觀密度㎏陜/m扛3喊1.6錘0.5捉1410循2610（四）粗骨料互文登順鏡通轎Ⅰ棉類碎石，育5-25mm仇連續(xù)級配，其階性能指標(biāo)如表失5搜所示。快文登順能碎石扛性能指標(biāo)表浮5程含泥量屯%淘泥塊含量剝%傷針片狀顆粒含浮量陡%罩壓碎指標(biāo)抬%殖堆積密度告㎏嫂/m鋤3先表觀密度墓㎏礦/m嫩3任0.2旨0.1燃4貴5.8勵1450夢2700（五）外加劑貨NC-4海型混凝土超早昏強劑，山東省避建筑科學(xué)研究頭院生產(chǎn)的改NC煮牌系列混凝土銜外加劑，摻量忍為示2.5%婆，其性能指標(biāo)盼如表夜6識所示。衛(wèi)NC-4累型混凝土超早野強劑性能指標(biāo)棋表車6魄含水率握%系細(xì)度葬%港水泥凈漿流動跳度（壘mm軍）杠減水率木%磁混凝土品1h桐坍落度損失（甚mm瞞）質(zhì)1.21續(xù)1.6慣246獨15陳16（六）水盜威海市管網(wǎng)自浪來水勉3慢試驗設(shè)備及儀享器值本試驗主要用恥到的設(shè)備及儀研器有：炸壓力機、振動缸臺、烘箱、天砌平、臺秤、攪族拌用鐵板、混帝凝土攪拌機、非級配篩、量筒鄉(xiāng)、坍落度筒、侮水泥凈漿攪拌謊機、跳桌等。討4鐘試驗方法棟（一）抗壓強粱度。試驗用邊怒長為耍150mm病的立方體試件勢，混凝土成型肚后，養(yǎng)護至策7謊天、云28昏天、智90穴天時測試混凝祥土試件的抗壓夾強度。具體按接GB/T50捆081-20階02承要求進行。浩（二）混凝土威工作性能測試禍按辛GB/T50角080-20潮02蘿、鈔JGJ55-弟2000僻要求進行。鬼5催標(biāo)準(zhǔn)稠度用水宅量田水泥、水泥與街不同摻量粉煤判灰混合物的標(biāo)曉準(zhǔn)用水量表評7男膠凝系統(tǒng)組成壁標(biāo)準(zhǔn)稠度用水資量畏%報100%C齊27.0仆90%C+1由0%F座26.6原80%C+2略0%F廁26.0矛70%C+3暑0%F煤25.8征70%C+3斯0%F+2.傍5%A燕24.6三注：逐C興為水泥，涂F炎為粉煤灰，猶A秀為勿NC-4目從表會7情的試驗結(jié)果可標(biāo)以看出，粉煤贏灰具有一定的修減水作用，其頸含有玻璃微珠咐數(shù)量較多，微刻珠的表面又很準(zhǔn)光滑，顆粒又蝦細(xì)，因而在砂紛漿中歐的敬“搜滾珠減參阻層”序作用明顯，能舍夠降低拌合物壺的屈服剪應(yīng)力夠。流變學(xué)試驗洪研究表明，水索泥漿的流變性潮與其屈服剪應(yīng)犯力密切相關(guān)，君屈服剪應(yīng)力越逢小，流變性越繞好，因此在流米動性相同的情粉況下，可減小劍標(biāo)準(zhǔn)稠度用水采量。而且將粉街煤灰和適量減仁水劑共同作用展于混凝土中，瘡可較容易獲得崗C50死以上的高性能好混凝土。這主偉要由于粉煤灰羞具摔有勤“怕形態(tài)效峰應(yīng)胞”演并且由于表面舒光滑，所以對養(yǎng)外加劑的吸附厲性不強，在相哥同外加劑的摻碧加作用下，使猶得液相的外加籌劑濃度增加，支增加流動度，驚減少流動度的接損失。腥6打高性能混凝土螺配合比設(shè)計翠（一）基準(zhǔn)混炕凝土配合比痛根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)脊計算得到泥C50資理論混凝土配宅合比，如表膛8微所示。散C50功基準(zhǔn)混凝土配米合比表幸8蝴水泥㎏下/m搜3局砂子㎏債/m棒3樓石子㎏固/m野3性水棵L/m賽3勞540毅559端1135拼205駁（二）摻入粉頁煤灰和外加劑喝的然C50噸混凝土配合比督，如表群9胞、梢10醬、惜11脾、愉12需所示。=1\*ROMAN昂I蜂.怎只摻狠NC-4清的繭C50誕混凝土配合比墳表旁9量水泥㎏沃/m譯3昨砂子㎏么/m丹3拔石子㎏盡/m灣3殃NC-4浪㎏犧/m唐3啊水市L/m桐3爸540棋555粗1127尿13.5完205=2\*ROMAN爭II右.鵝摻入遍10%溜粉煤灰啦C50翅混凝土配合比鋤表宮10捷水泥㎏扎/m檢3墳砂子㎏循/m姿3評石子㎏鼓/m立3蓄粉煤灰㎏質(zhì)/m帖3糕NC-4灑㎏眠/m懇3社水囑L/m披3爺486綿538厚1143邀54萄13.5風(fēng)205=3\*ROMAN壘III究.湯摻入誕20%穩(wěn)粉煤灰倚C50甘混凝土配合比得表萄11慨水泥㎏冷/m痰3甚砂子㎏牙/m次3偉石子㎏漿/m花3加粉煤灰㎏住/m喚3洪NC-4麻㎏亂/m諷3畝水無L/m雨3杏432喇509喇1133藏108鹽13.5徐205=4\*roman房iv提.茂摻入斗30%自粉煤灰玉C50梳混凝土配合比活表霞12挑水泥㎏魯/m斗3材砂子㎏炸/m過3省石子㎏臂/m月3魄粉煤灰陪㎏伴/m察3身NC-4報㎏豈/m慕3鄰水壤L/m餅3碗378景504堪1176片162型13.5該205凳（三）根據(jù)以冶上確定的混凝咽土配合比的基仇礎(chǔ)上，本次試弟驗混凝土拌合盈料中各材料的挺實際用量如表跳13泊所示。玉混凝土拌合料鐵中各材料的實糠際用量表阿13挎組序號聾水泥柿㎏告砂子匆㎏初石子妥㎏盈粉煤灰邀㎏般NC-4椒㎏須水翁L=1\*ROMAN佳I址10圾10.3以20.9役0.25青3.80=2\*ROMAN覽II諒10績11.1凱23.5電1.10鹽0.28棄4.30=3\*ROMAN糟III張10蛋11.8估26.2巴2.50炕0.31菠4.70=4\*ROMAN議IV賞10非13.3灑31.1貢4.30道0.36拳5.40五按上述四組配盯合比采用相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)試驗方法議制作試件，在濤滿足坍落度負(fù)50-70m允m達要求下，四組不混凝土拌合物玻實際用水量分夸別為麻3.22kg收、券3.61kg孟、有3.94kg僑、染4.49kg剖，坍落度分別蝦為宰60mm奇、敘55mm題、薦60mm皂、三65mm初?；I7貴高性能混凝土旁試驗結(jié)果分析秤按相應(yīng)要求將泊試塊在標(biāo)準(zhǔn)條扣件下養(yǎng)護清7仗天、剖28計天、怕90聞天，并得到各哄齡期的抗壓強蠅度值，如表櫻13阿所示。奧各齡期抗壓強票度（單位：辜MPa恩）表警14瓣組序號母7d溝28d沉90d偏R乖7傻占基準(zhǔn)百分率斗R般28淹占基準(zhǔn)百分率俗R商90脖占基準(zhǔn)百分率=1\*ROMAN懂I慣53.0域100%枝63.3迫100%教66.8傅100%=2\*ROMAN勁II糊52.4蛙98.9%偶64.8蠶102.4%彼69.6等104.2%=3\*ROMAN瘋III恭52.0酬98.1%逐66.8強105.5%春71.7剝107.3%=4\*ROMAN映IV孩49.2盼92.8%軋65.8犁103.9%緣72.9店109.1%圖圖1各齡期抗壓強度映圖秘1揭局各齡期抗壓強鋪度蹄根據(jù)表釀14籃繪制了圖家1疼。圣從圖色1割可以看出，混擔(dān)凝土的取7涌天強度會隨著測粉煤灰摻量的蓋增加而降低，根粉煤灰的摻量攀在阿0-20%狗之間對混凝土汪強度的影響不新是很明顯；但樣混凝土末90畢天強度隨著粉睬煤灰摻量的增桐加而增加；對寸于混凝土團28所天強度粉煤灰養(yǎng)摻量存在一個浩最佳摻量范圍遙，約為址20%衡。便在進行混凝土?？箟簭姸仍囼灪Y中發(fā)現(xiàn)，混凝判土破壞現(xiàn)象均胃是橫穿粗骨料黃，即斷點裂發(fā)生在粗骨搏料內(nèi)部。這說跳明水泥漿與骨扇料的界面粘結(jié)號強度很高。曉8嫂粉煤灰對混凝杠土抗?jié)B性能的愁影響齊抗?jié)B試驗：在昏逐級加壓到袍0.9Mpa杯后試件均沒有由滲水現(xiàn)象（抗抬滲等級跪P8笛），但滲水高粗度不同，試驗繼結(jié)果如圖蠻2陽所示。圖2圖2在不同的摻合料摻加情況下混凝土抗?jié)B試驗的滲水高度資從圖盾2樹中可以看出，竭摻入粉煤灰以解后混凝土的抗味滲性能均有不永同程度的提高渡，尤其是粉煤惱灰摻量為泥30%嚴(yán)時效果最好。待分析原因：摻振入粉煤灰能夠較改善界面結(jié)構(gòu)巴，即同時由于水泥首和粉煤灰的細(xì)相度不同，相互佛混合后相互填斬充孔隙，使混答凝土更加致密捎，減少了滲水簡通道，從而提拐高了混凝土的撓抗?jié)B性能。要9冬成本核算冶通過以上幾個翼階段的探索，奮我們已經(jīng)得出剖粉煤灰最佳摻攏量范圍，同時傳我們應(yīng)該考慮吊到經(jīng)濟因素，蔬下面作采用以變上配合比制得呢的混凝土進行步成本核算。語核算所需各組磁分的市場單價兼壞?。▎挝唬褐辉?k漠g左）兔糊洲表潤15郵水泥嶺義砂子帝石子繞粉煤灰繡NC-4欲0.25易0.02奶0.03尸0.10丟3.80籠如果我們采用裹表爸1蒸1膽的配合比來配沃制混凝土，制日得一立方米混盈凝土的成本應(yīng)信為：吼M=432×掛0.25+5境09×0.0叔2+1133百×0.03+印108×0.扎10+13.躲5×3.80該=214.2愁7想元竟如果我們采用絕表楚9鬼的配合比來配服制混凝土，制哲得一立方米混衣凝土的成本應(yīng)每為：甚M=540×緣0.25+5挺55×0.0殊2+1127串×0.03+膜13.5×3盈.80巨=231.2托1礎(chǔ)元煩注：察M些—鉛表示制得一立峽方米混凝土的頁成本等由上我們可知刻，在滿足相同象的條件下，采坑用兩種配合比現(xiàn)制得的一立方拍米混凝土，摻濱入粉煤灰和外判加劑的混凝土涂要比只摻外加駛劑的混凝土大離約能節(jié)省廈16.9憑4益元，而且摻入靈粉煤灰和外加粉劑的混凝土經(jīng)惠過以上幾個階料段的驗證要比避只摻外加劑的拖混凝土各方面沃性能要好，因侮此無論從提高琴混凝土性能、非節(jié)約能源、降需低成本方面考益慮，選用塘表墾1漏1評的配合為最佳熊。10結(jié)論獨①乞粉煤灰摻入混朱凝土后，使得膨混凝土前期強僵度有所降低（污0-20%拜摻量不明顯）圍，當(dāng)摻量超過趴2