粉煤灰在桥涵混凝土中的应用

粉煤灰的矿物组成主要是玻璃体、莫来石、石英和少量其他矿物,为了正确合理的把粉煤灰作为一种活性掺合料按一定比例加入到混凝土中,对新拌混凝土或是硬化混凝土的性能都有良好的改善作用,粉煤灰混凝土不仅可以用于大体积混凝土和道路工程,还可以用于桥梁等结构混凝土中,具有很好的社会和经济效益。结合我单位在平阳高速公路路基工程施工中采用粉煤灰混凝土,并取得较好的效果,本文浅谈了粉煤灰在混凝土中的作用。

1粉煤灰的质量指标

粉煤灰的质量指标划分为如表1所示三个等级。

粉煤灰用于桥梁混凝土工程应根据粉煤灰等级、混凝土强度等级和耐久性要求,按下列规定使用:1)Ⅰ级粉煤灰用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土;2)Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土;3)Ⅲ级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30及以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用Ⅰ,Ⅱ级粉煤灰;4)用于预应力钢筋混凝土,钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级。如经试验论证,可采用低一级的粉煤灰。粉煤灰用于跨度小于6m的预应力钢筋混凝土时,放松预应力前,粉煤灰混凝土的强度必须达到设计规定的强度等级,且不得小于20MPa。

2粉煤灰的掺量

在普通钢筋混凝土中,粉煤灰掺量不宜超过基准混凝土水泥用量的35%,且粉煤灰取代水泥率不宜超过20%。预应力钢筋混凝土中,粉煤灰掺量不宜超过20%,其粉煤灰取代水泥率采用普通硅酸盐水泥时不宜大于15%,采用矿渣硅酸盐水泥时不宜大于10%。

3粉煤灰混凝土的工程应用

1)粉煤灰在结构混凝土中可置换水泥量多达60%,掺粉煤灰混凝土配合比的设计是以基准配合比为基础,按等稠度、等强度为原则,用等量取代法或超量取代法进行调整,即用粉煤灰代替等体积的水泥,一般情况下,在混凝土中合理使用1t粉煤灰可代替0.4t~0.5t的水泥,这样大大降低了混凝土的成本,节约了资源,且不管是对新拌混凝土还是硬化混凝土的性能都有良好的改善作用。

2)和易性。用高质量的粉煤灰取代部分水泥可改善新拌混凝土的和易性。粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成,表面光滑致密,在混凝土拌合物中能起一定作用。对于素混凝土和细集料用量不足的混凝土特别有效。另外,由于粉煤灰的掺入改善了混凝土的和易性、泌水性和离析现象,因此有利于较长距离的运输和泵送施工。

3)新拌混凝土中水泥颗粒易聚集成团,粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒,释放更多的浆体来润滑骨料。能减少用水量,使混凝土的水灰比降到更低水平,减少泌水和离析现象。具有良好的保水性,有利于泵送施工。

4)强度。在物理作用方面,粉煤灰的掺入可分散水泥颗粒,使水泥水化更充分,提高了水泥浆的密实度,降低混凝土的泌水,有利于混凝土中骨料—水泥浆界面强度的提高;在化学火山灰作用方面,粉煤灰颗粒与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙胶体,有利于混凝土强度的提高。

5)水化热。用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化热和热能膨胀性;混凝土中水泥水化反应要放出热量,在大体积混凝土构件中会出现中心与边缘温度差而产生应力导致裂缝。由于粉煤灰的掺入有利于减少在混凝土内部由水化热而产生的升温,减少了混凝土热膨胀出现裂缝的危险,这对于确保大体积混凝土的施工质量起着关键作用,大大降低水化热,方便了施工且降低了成本,在本标段南河大桥承台施工中,每个承台的混凝土数量为195m3,用粉煤灰混凝土浇筑后未产生任何裂缝。

6)耐久性。由于粉煤灰减少了混凝土的孔隙,使混凝土的抗渗性明显提高,改善了混凝土的抗化学腐蚀的能力,还能有效地减小碱—骨料反应引起的混凝土膨胀,极大地提高了混凝土的耐久性。

7)增加混凝土的修饰性。粉煤灰混凝土修饰性比基准混凝土要好,能使表面平整饱满,减少其表面的蜂窝、麻面,而且硬化后的混凝土色泽更为美观。

粉煤灰混凝土除有以上优点外,也有一定的副作用,比如粉煤灰早期强度低,且掺了粉煤灰的混凝土在气温比较低的地区则要提高强度或延长养护龄期,因此在冬季施工时粉煤灰混凝土应采用早强和保温措施,加强养护。

综上所述,粉煤灰在使用中利大于弊,其在混凝土中的贡献还主要取决于其品质及对它的效应发挥程度,尽管现在对粉煤灰的效益的理解还是比较粗浅,但粉煤灰质量指标直接影响新拌混凝土需水量、保水性以及流变性质,而它却决定了混凝土的初始结构。