粉煤灰高性能混凝土的应用研究

文章作者 100test 发表时间 2008:03:18 15:18:05
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　　高性能混凝土是近年发展起来的一种新材料, 是混凝土技术进入高科技时代的产物。高性能混凝土具有高工作性、高强度和高耐久性, 通常需要使用矿物掺合料和化学外加剂。粉煤灰就是其中一种, 它是工业废料, 量大, 价廉, 不需( 或稍进行) 加工即可满足配制高性能混凝土的要求。

　　粉煤灰

　　电厂排放的粉煤灰是由大量的球状玻璃珠和少量的莫来石、石英等结晶物质组成, 分为高钙粉煤灰和低钙粉煤灰两大类。我国绝大多数电厂排放的粉煤灰都是低钙的, 故低钙粉煤灰又简称粉煤灰。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。其化学成分是由原煤的成分和燃烧条件决定的。根据我国40 个大型电厂的资料, 粉煤灰化学成分的变动范围如下: SiO220%～62%, Al2O3 10%～40%, Fe2O33%～19%, CaO1%～45%, MgO0.2%～5%, SO30.02%～4%, 烧失量0.6%～51%。

　　粉煤灰对混凝土的改善作用

　　粉煤灰在结构混凝土中可置换水泥量多达60%, 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。

　　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。

　　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。

　　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一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。

　　水化热。用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化热, 降低混凝土的绝热升温。

　　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。

　　粉煤灰高性能混凝土的配制

　　高性能混凝土与普通混凝土相比, 其变化主要在原材料的选用和配合比的设计上, 对混凝土的配制要求也更严格。

　　原材料。水泥: 采用优质水泥, 标号不低于42.5Mpa 的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。砂子: 宜选用天然河砂, 细度模数2.6～3.0, 含泥量不大于2%。石子: 选用质地坚硬, 级配良好, 吸水率低的碎石, Dmax≤20mm, 针片状颗粒含量不超过3%～5%, 含泥量低于1%、压碎指标小于10%。粉煤灰: 配制高性能混凝土通常选用一级粉煤灰, 掺量一般为水泥量的15%～30%。减水剂: 一般选用减水率20%左右的高效减水剂, 掺量为胶结材总量的1.0～1.5%。选用减水剂时应

　　考虑减水剂与水泥、粉煤灰的适应性。

　　配合比设计。近几年来, 人们提出了多种高性能混凝土配合比设计方法, 美国学者P.K.MEHTA提出了一种半经验半实验性的方法, 其要点是: 设定胶结浆体与骨料的体积比为35: 65. 根据混凝土强度等级确定用水量. 水泥与粉煤灰的体积比为75: 25. 高效减水剂的掺量可取1%. 混凝土粗细骨料体积比对强度等级A可取3: 2, 并随强度等级提高而增加。这样选定初步试配的配合比, 再通过试验不断调整, 求得最终的配合比。