淺談粉煤灰砼在橋涵施工中的應(yīng)用

摘要:簡要分析粉煤灰及粉煤灰砼的技術(shù)性質(zhì)，并結(jié)合實際，詳細(xì)介紹粉煤灰混凝土在焦溫高速公路中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:粉煤灰砼 橋涵施工

1 粉煤灰及粉煤灰砼的技術(shù)性質(zhì)

1.1 粉煤灰的技術(shù)性質(zhì) 粉煤灰(Fzysh)是燃燒粉煤灰后收集到的灰粒，亦稱飛灰。它可以作為生產(chǎn)水泥的原料;而在路橋工程中，除了作路面底基層材料外，更大量是用于作為混凝土的組成材料。供拌混凝土的粉煤灰主要從下列兩方面考察其性能。

1.1.1 化學(xué)成分 粉煤灰的化學(xué)成分與煤的品種和燃燒條件有關(guān)，一級燃燒煤和無煙煤鍋爐排出的粉煤灰，其SiO2含量為45%~60%，Al2O3，為20%~35%;FeO3為5%~10%，CaO含量約為5%左右，燒矢量約為5%~30%，但多數(shù)不大于15%。化學(xué)成分中硅、鋁和鐵的氧化物的含量是評定粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的主要指標(biāo)。通常低鈣粉煤灰，這些氧化物含量可達(dá)75%以上。

1.1.2 技術(shù)指標(biāo) 用于拌制混凝土作為摻合料的粉煤灰，按我過國現(xiàn)國標(biāo)《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)》(GB164—90)規(guī)定，粉煤灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有下列四項:①細(xì)度 粉煤灰細(xì)度與其對混凝土強度的貢獻(xiàn)有明顯的相關(guān)性，因為細(xì)度愈細(xì)的粉煤灰一般活性愈大，所以細(xì)度是粉煤灰分級的一項指標(biāo)。細(xì)度是以45μm方孔篩的篩余量表示。②需水量比 是指在相同流動下，粉煤灰的需水量與硅酸鹽水泥的需水量之比。需水量比小的粉煤灰摻入混凝土中，可增加其流動度，改善和易性，提高強度。③燒失量 是指粉煤灰在高溫的灼燒下?lián)p失的質(zhì)量。燒失部分主要為未燒盡固態(tài)碳，這些碳成分的增加，即意味有效活性成分的減少。同時，會導(dǎo)致粉煤灰的需水量增加，因此要加以控制。④SO3含量 粉煤灰中SO3含量超過一定限量，可使混凝土后期生成的有害鈣礬石，導(dǎo)致危害。SO3含量是測定硫酸含量計算。

1.2 粉煤灰混凝土的技術(shù)性質(zhì) 粉煤灰摻入混凝土后，不僅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能。根據(jù)現(xiàn)代研究認(rèn)為，粉煤灰在混凝土中，能與水泥互補短長、均衡協(xié)合，所以粉煤灰可以充當(dāng)混凝土的減水劑、釋水劑、增塑劑、密實劑、抑熱劑、抑脹劑等一系列復(fù)合功能的基本材料。所以粉煤灰混凝土具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。大量試驗證明摻有粉煤灰的普通混凝土，在澆筑后7天時間里，強度較低，但在28天時間強度與同期不摻粉煤灰的混凝土強度相當(dāng)。而摻粉煤灰混凝土在56天，72天的時間里強度仍在增長。

2 粉煤灰混凝土在焦溫高速公路中的應(yīng)用

2003年我在焦溫高速公路從事實驗工作，親目操作了粉煤灰在混凝土中的摻配工作。焦溫項目全線橋梁的基礎(chǔ)及下部構(gòu)造和全線的涵洞混凝土均摻入了適量的粉煤灰并取得了不錯的效果，下面我總結(jié)一下在工作中關(guān)于粉煤灰應(yīng)用的一些心得。

2.1 粉煤灰在使用的優(yōu)點①在混凝土中摻加了粉煤灰節(jié)約了大量的水泥和細(xì)骨料;②減少了用水量;③改善了混凝土拌和物的和易性;④增強了混凝土的可泵性;⑤減少了混凝土的徐變;⑥減少水化熱、熱能膨脹性;⑦提高混凝土抗?jié)B能力;⑧增加混凝土的修飾性。

2.2 粉煤灰的摻加也對混凝土的使用產(chǎn)生了一定的副作用

2.2.1 抗凍性降低:經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，摻加了粉煤灰的混凝土較基準(zhǔn)混凝土抗凍指標(biāo)有所下降，如要提高抗凍性能，則要提高強度或延長養(yǎng)護齡期。

2.2.2 抗剪強度、粘結(jié)強度有所降低:粉煤灰在使用中利遠(yuǎn)大于避，粉煤灰在混凝土中貢獻(xiàn)還主要取決于其品質(zhì)及對它的效應(yīng)發(fā)揮的程度。盡管現(xiàn)在對粉煤灰效益的理解還是比較粗淺的，但認(rèn)為粉煤灰效應(yīng)是形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)等三種效應(yīng)的綜合，這一粉煤灰的顆粒形態(tài)特征直接影響新拌混凝土的需水量保水性以及流變性質(zhì)，它決定混凝土初始結(jié)構(gòu)，也奠定了硬化混凝土的基本結(jié)構(gòu)。粉煤灰作為混凝土的摻和料，在混凝土向高強度性能方面發(fā)展上的作用越來越明顯，尤其是用在大體積混凝土和泵送混凝土?xí)r，其作用和效果是代替不了的。

2.3 焦溫高速公路摻粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計 焦溫高速全線混凝土中摻用粉煤灰的配合比采用超量取代法。

2.3.1 配合比設(shè)計原則 摻粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計，是以基準(zhǔn)混凝土(即未摻粉煤灰的混凝土)的配合比為基礎(chǔ)，按等稠度、等強度等極的原則，用超量取代法進行調(diào)整。

所謂“等稠度”和“等強度”等級，是指配制成的粉煤灰混凝土具有與基準(zhǔn)混凝土拌和物相同的稠度和硬化后指定齡期的強度等級相等。所謂“超量取代法”是粉煤灰總摻入量中，一部分取代等體積的水泥，超量部分粉煤灰取代等體積的砂。

2.3.2 配合比設(shè)計 焦溫高速公路構(gòu)造物的摻粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計共有七種，下面就介紹其中最典型的一種水下C25混凝土的配合比設(shè)計。

①設(shè)計情況 混凝土的抗壓強度等級為C25，使用部位:橋基礎(chǔ)鉆孔樁。

②原材料情況 水泥采用河南省焦作市建興水泥廠生產(chǎn)的筑王牌PO325普通硅酸鹽水泥。各項指標(biāo)經(jīng)檢驗均合格;碎石由月山鎮(zhèn)碎石廠生產(chǎn)規(guī)格為1—2cm。該碎石級配、含泥量、針片狀含量等指標(biāo)均符合要求。橋涵所用砂為焦作砂場生產(chǎn)的機制砂，該砂石粉含量小于7%(亞甲藍(lán)試驗MB值小于規(guī)定值)，經(jīng)篩分試驗確定為粗砂，符合設(shè)計要求;所用粉煤灰采用焦作電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，各項指標(biāo)均滿足Ⅱ級粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)。

③水泥混凝土配合比計算 本設(shè)計中C25水下混凝土為橋基礎(chǔ)鉆孔樁灌注用，考慮到施工特殊環(huán)境，其水灰比、水泥用量、坍落度、砂率等指標(biāo)方面較普通混凝土提高標(biāo)準(zhǔn)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》要求的計算方法和步驟，同時參照J(rèn)TJ041—2000《橋涵施工技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)技術(shù)要求進行。

④計算基準(zhǔn)混凝土配合比 根據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計方法，計算得基準(zhǔn)配合比。工作性滿足施工要求后，混凝土拌和物的基準(zhǔn)配合比為:水泥:水:砂:碎石=418:230:701:1051

⑤粉煤灰配合比設(shè)計 粉煤灰配合比設(shè)計是以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，用粉煤灰超量取代法進行計算調(diào)整，最終達(dá)到目的。a選取粉煤灰取代水泥率為15%;b按取代水泥率計算出水泥用量(C)C=Co×(1-f)=418×(1-0.15)=355㎏/m3;c選定粉煤灰超量加入時后超量系數(shù)

根據(jù)GBJ146—90中規(guī)定，Ⅱ級粉煤灰的超量系數(shù)范圍在1.3—0.7之間，此配比，選k=1.3

d計算粉煤灰的摻量

F=K(Co—C)=1.3×(418—355)=82㎏/m3

e計算粉煤灰超出水泥的體積

f多余的粉煤灰量用來取代砂的量，所以1m3混凝土中砂的實際用量為:S=SO—Vs×ρs=701—0.017×2640=656㎏/m3

g水和石子用量維護基準(zhǔn)混凝土用量

h按以上材料各比例進行試拌、混合料在砂的用量不進行調(diào)整的情況下，再增加1㎏/m3的粉煤灰，工作性才可以滿足施工需要。

i求出粉煤灰混凝土配合比

W:C:F:S:G=355:230:701:1051:92

⑥檢驗強度，確定試驗室配合比 確定一個基準(zhǔn)配合比后，采用水灰比0.50，0.55，0.60分別拌制三組混凝土拌和物，保持粗骨料用量不變，但砂率可以相應(yīng)增加或減少1%，用水量亦保持不變，進行混合物拌和，按規(guī)范要求制成混凝土抗壓試塊，在溫度20±3oC相對濕度大于90%條件下進行養(yǎng)護，測得7天抗壓強度達(dá)到試配比強度的70%以上方可使用。

⑦確定試驗室配合比 根據(jù)上表混凝土試件的28天抗壓強度即符號強度標(biāo)準(zhǔn)，又比較經(jīng)濟的一組是、第二組配合比。通過試拌測得表觀密度為2380㎏/m3，與假定容重(假定容重為2400㎏/m3)之差小于2%，可以不進行校正，該配合比即為試驗室配合比即:

W:C:F:S:G=355:230:701:1051:92

3 結(jié)束語

粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時間慢，水化熱低，坍落度損失少，后期強度高，抗?jié)B性能和干縮性等方面都有所改善，抗凍，碳化性能有所下降。

粉煤灰混凝土不僅能節(jié)約水泥，還減少了細(xì)骨料，從而降低了混凝土成本，具有一定經(jīng)濟效益，同時利用粉煤灰，可減少占地面積，可改善環(huán)境污染，因此，具有一定社會效益。