硅灰粉煤灰復合雙摻工藝在橋梁工程中的應用

申鐵軍

（山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030006）

在力學性能方面因粉煤灰混凝土早期強度較低，不利于C50梁板的張拉，因此在粉煤灰混凝土中采用摻硅灰的辦法來彌補混凝土早期強度較低的問題。實踐證明，硅灰粉煤灰雙摻混凝土立方體抗壓強度均高于普通混凝土的抗壓強度。

1 工程背景

本工程所在地處于山西省陽泉市，該地區屬煤炭工業基地，建有大型火力發電廠、鐵合金廠，優質硅粉、粉煤灰資源豐富，方便利用。

2 試驗方案

原材料確定以后，相關人員立即進行水泥混凝土的配合比設計工作，從技術、經濟兩方面綜合考量，采用復合雙摻“硅灰+粉煤灰”高性能混凝土作為太陽高速公路本合同段橋梁工程的主要施工工藝，以達到縮短工期、加快進度、降低成本的目的。

2.1 試驗原材料

a)水泥 “鼎鑫”牌，P.O52.5級水泥,產地：河北省鹿泉市鼎鑫水泥有限公司。

b)細集料 中砂，細度模數2.6,產地：河北省石家莊市正定縣。

c)粗集料 5～20 mm連續級配碎石,產地：山西省陽泉市盂縣。

d)外加劑 聚羧酸高性能減水劑,產地：山西省黃河新型化工有限公司。

e)粉煤灰 磨細粉煤灰,產地：山西省陽泉市第一發電廠。

f)硅灰 二氧化硅含量85%,產地：山西省陽泉市鐵合金廠。

2.2 硅灰品質指標

本項目采用山西省陽泉市鐵合金廠生產的硅灰（硅粉），該硅粉是一種高活性、無定形球狀顆粒，成分以二氧化硅為主，其顆粒極細，比表面積是硅酸鹽水泥的85～95倍。硅灰能改善新拌混凝土的泌水性和黏聚性，大幅度提高混凝土的強度和耐久性。本合同段所用硅灰品質指標如表1。

表1 本項目采用的硅灰品質指標

2.3 粉煤灰品質指標

本項目采用山西省陽泉市第一發電廠生產的粉煤灰，粉煤灰是燃煤火力電廠排放量最大的固體工業廢棄物之一，是一種灰色粉狀廢棄物，又是一種具有火山灰活性物質，同時它可作為一種水泥混凝土礦物摻和料，并通過二次水化反應，改變水泥混凝土的技術性能（包括和易性、耐久性），具有很大的經濟效益與社會效益。本合同段所用粉煤灰品質指標如表2。

表2 本項目采用的粉煤灰品質指標

2.4 室內進行復合雙摻混凝土配合比設計與試配

為滿足高性能混凝土施工性能的要求,本項目在混凝土配合比設計時采用硅灰與粉煤灰復合雙摻進行配置試驗,并與以往的普通配合比進行比較,從中選取各項性能指標能夠滿足施工要求,且成本較低的混凝土配合比應用于施工生產。由于本項目首次在混凝土配合比設計當中應用雙摻技術,所以試驗從保守角度考慮，試配了C50強度等級的粉煤灰雙摻混凝土?；炷僚浜媳仍O計混凝土坍落度在130～180 mm之間。試驗經反復調整之后，在滿足混凝土和易性（流動性、黏聚性、保水性）的基礎上最終確定了混凝土的配合比。從新拌混凝土的拌合物性能來看，硅灰粉煤灰雙摻混凝土（取代水泥的10%～15%）的流動性、黏聚性、保水性均較好。見表3。

表3 普通混凝土和硅灰粉煤灰混凝土配合比試驗結果比較

2.4.1 集料含泥量要求

與普通混凝土相比，硅灰混凝土對原材料要求更高，尤其是集料的含泥量。原材料的潔凈程度是控制硅灰混凝土施工質量的關鍵環節，也是降低硅灰混凝土出現開裂的前提條件。集料含泥量應滿足表4技術要求。

表4 硅粉混凝土用集料含泥量技術要求

2.4.2 混凝土攪拌成型

混凝土中摻入硅粉和粉煤灰后，混凝土黏聚性增加，為確保混凝土混合料攪拌均勻，試驗中應采用強制攪拌機進行拌合，拌合時間比普通混凝土延長40～60 s。其次，硅粉粉煤灰混凝土成型時，應適當增加振搗棒插搗次數或延長振動時間，確?；炷僚艢獬浞郑_到振動密實狀態。同時，硅粉粉煤灰混凝土具有早期水化放熱大和受外界環境因素影響大的特點，因而，混凝土試件成型后應及時收面，試件表面做到平整、光滑。

2.4.3 混凝土工作性能

與普通混凝土相比，混凝土中摻加硅粉和粉煤灰后，混凝土的和易性得到顯著改善，離析泌水現象消失，但若外加劑選用不當或摻量不適宜可能出現混凝土坍落度損失較大的情況。為確?，F場混凝土的施工可操作性，要求試驗室必須對每批進場的外加劑進行適應性試驗（化學適應性和摻量適應性），并根據試驗情況及時通知外加劑廠家進行相應調整，避免由于混凝土坍落度損失過大造成工程質量事故。

3 室外“硅粉+粉煤灰”復合雙摻混凝土施工工藝

實際施工生產同室內試驗有所區別，本項目施工正值夏季更應注意，硅粉粉煤灰混凝土黏聚性大、吸水性強，早期放熱快，為確保其施工質量，施工中應遵循溫度控制和施工控制兩項原則。

3.1 采取保溫保濕處理措施 防止混凝土出現早期開裂

a）控制原材料溫度以降低混凝土入模溫度，并避免在高溫天氣下澆筑混凝土?，F場堆放集料在高溫期間應做好遮陽處理，混凝土拌合用水可采用碎冰或深井冷水等方式降低溫度，同時應嚴格控制夏季高溫期間水泥的溫度（通常要求小于50℃），水泥溫度升高不但造成混凝土早期水化放熱大，還可能造成與外加劑不適應，因此，施工期間施工單位應對進場散裝水泥的溫度進行監測（這一點通常被施工單位所忽視）。為防止因混凝土入模溫度過高導致開裂，混凝土澆筑時溫度應控制在小于30℃。

b）通過“夏季保濕，冬季保溫”的技術原則，控制混凝土內部與表面及表面與外界介質的溫度差[1]?；炷林行臏囟扰c表面溫度的最大溫差應小于25℃，混凝土表面溫度與外界介質溫差也應小于25℃。

c）選擇合理的拆模時間。拆模時混凝土內外溫差不應超過15℃，且氣溫急劇變化時不宜拆模。

d）選擇適合工程使用要求的化學外加劑，杜絕外加劑中摻入過量的早強成分，適當延長混凝土的強度增長周期，延緩混凝土水化放熱過程。

3.2 加強施工過程控制 提高混凝土施工質量

a）攪拌時間應比普通混凝土延長40～60 s;b）運輸時間應盡量縮短，并應避開高溫天氣；c）振搗時間比普通混凝土長，振搗必須充分密實，不得漏振、欠振；d）施工應連續供應，防治出現冷接縫。

4 “硅粉+粉煤灰”復合雙摻混凝土養護工藝

硅粉粉煤灰混凝土早期收縮大，易出現早期塑性收縮裂縫和干縮裂縫，必須制定科學合理的養護方案。為此，宜參照以下養護措施：a）硅粉粉煤灰混凝土澆筑完成且處于初凝后至終凝前采用人工噴霧進行保濕養生，保濕養生中混凝土表面應基本濕潤，不出現水滴或水流；b）硅粉粉煤灰混凝土終凝后，應立即進行全面保濕養生，具體養生方式應根據場地、水源、環境等各方面條件等制定，養護時間不得少于14 d；c）針對硅粉粉煤灰混凝土早期收縮大的特點，推薦采用高分子混凝土養護膜來進行養生，貼膜應遵循先下后上、橫向鋪貼的原則，切忌先上后下鋪貼，以免造成下面養護膜的上邊緣搭在上面養護膜之外，而不能很好地粘貼在雙面膠上，容易松垮，形成進風口，從而影響養護質量；切忌豎直鋪貼，以免澆水時，過多的水流將膜內高分子材料順水沖跑，從而影響養護質量；將養護膜卷豎立并將養護膜有孔的一面緊貼混凝土立面，橫著向前移動，且養護膜的上邊沿應緊貼在雙面膠的中間，這樣，可以使養護膜內高分子材料充分吸水，吸水后養護膜便能緊緊吸附于養生立面，能達到最佳保濕保溫效果。

5 結束語

目前，一些路橋單位已開始大量應用水泥混凝土雙摻硅灰和粉煤灰技術，配制高性能、高強度、大流動性混凝土，并取得了顯著的經濟效益。同時，需要注意的是，由于硅灰本身固有的特性，混凝土拌合物的流動性降低速度較快，夏季施工時應特別注意。