高鈣粉煤灰在水下混凝土中的應(yīng)用
摘 要:簡(jiǎn)要論述了高鈣粉煤灰的特點(diǎn)、性能及高鈣粉煤灰與緩凝高效減水劑雙摻配制水下混凝土技術(shù),對(duì)高鈣粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的安定性問(wèn)題作了探討,并對(duì)高鈣粉煤灰在施工生產(chǎn)中的應(yīng)用效果作了總結(jié)。 關(guān)鍵詞:高鈣粉煤灰 水下混凝土 應(yīng)用 中圖分類號(hào):TU521 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-7973(2006)12-0038-02 一、粉煤灰的性能、特點(diǎn) 1.外觀和顏色 由于燃煤和燃燒條件不同,粉煤灰中的含碳量差距很大。顏色大多為乳白色、深褐色,高鈣灰多為淺黃色或淺灰色,含碳量越高其顏色越深,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)選用淺色粉煤灰,從顏色上初步判定粉煤灰的含碳量高低。 2.細(xì)度 粉煤灰的顆粒粒徑大部分在45μm 以下,其中玻璃微珠粒徑平均10~30μm,由于粉煤灰的活性主要來(lái)自于玻璃微珠顆粒,所以也要控制粉煤灰的細(xì)度滿足規(guī)范要求。高鈣粉煤灰經(jīng)粉磨加工后,45μm 篩篩余一般在7~12%之間。 3.需水比 粉煤灰以不同結(jié)構(gòu)顆粒組成,密實(shí)的玻璃體顆粒含量高,則需水比小,密度大,活性高;而疏松多孔,片狀的顆粒多,則需水比大,密度小,活性低。一般高鈣粉煤灰的燒失量很低,顆粒形態(tài)以球狀為主,所以其需水量比較低,即使粒度較大時(shí),需水量比仍低于100%,具有較好的減水作用。 4.化學(xué)成分 粉煤灰的化學(xué)成分主要有SiO2,Al2O3,F(xiàn)e2O3,CaO,MgO 等,其中高溫產(chǎn)生的SiO2,Al2O3,CaO 等具有一定活性,其含量越大,則活性越大,一般控制三者的含量和應(yīng)大于70%。 二、摻和粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì) 1.混凝土材料的性能與選擇 ?。?)粉煤灰能提高混凝土的可泵性,用粉煤灰取代部分水泥,既可以節(jié)約水泥,又可使混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)減弱,推遲水化熱最高峰的到來(lái),還可使混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)顯著。按照《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ146-1990)和《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 28-1986),經(jīng)試驗(yàn)選用嘉興興欣粉煤灰公司的磨細(xì)Ⅱ級(jí)高鈣粉煤灰。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下: (2)水泥為浙江星閣水泥建材有限公司生產(chǎn)的P·O32.5水泥。 (3)經(jīng)過(guò)水泥與減水劑相容性試驗(yàn),綜合考慮選用浙江德清五龍外加劑廠生產(chǎn)的ZWL-1 型緩凝高效減水劑,摻入膠凝材料用量的0.4%,可減水10%~15% ,能顯著提高混凝土的粘聚性、可泵性和密實(shí)度,從而提高混凝土的強(qiáng)度。 ?。?)采用中砂,含泥量在1%以內(nèi)。 (5)石子采用5~16mm、20-40mm 碎石摻配成5-40連續(xù)級(jí)配。 2.配合比 根據(jù)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,摻粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以基準(zhǔn)混凝土配合比為基礎(chǔ),按等稠度、等強(qiáng)度等級(jí)原則,用超量取代法進(jìn)行調(diào)整。 ?。?)首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行普通混凝土基準(zhǔn)配合比的設(shè)計(jì),然后按下表選擇粉煤灰取代水泥率 ?。é耤)。并考慮高鈣粉煤灰摻量對(duì)安定性的影響,對(duì)摻加粉煤灰的混凝土進(jìn)行安定性復(fù)核試驗(yàn)。
?。?)根據(jù)所選用的粉煤灰取代水泥率(βc),計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc)mc=mco(1-βc) ?。?)選擇粉煤灰超量系數(shù)(δc)。根據(jù)上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ08-230-98《高鈣粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中推薦的參數(shù)取用,對(duì)于Ⅱ級(jí)高鈣粉煤灰,超量系數(shù)取1.1~1.5,當(dāng)水泥強(qiáng)度富裕較多、或配制大體積混凝土、或設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的齡期較長(zhǎng)、或高鈣粉煤灰品質(zhì)較好、或采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥時(shí),超量系數(shù)K 可取下限。 ?。?)根據(jù)超量系數(shù)(δc),求出每立方米混凝土的粉煤灰摻量(mf)mf=δc(mco -mc)式中:mf-每立方米混凝土的粉煤灰摻入量(kg);δc-超量系數(shù);mco-每立方米混凝土的水泥用量(kg);mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(kg)。 (5)計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和細(xì)骨料的絕對(duì)體積,求出粉煤灰超出水泥的體積,并扣除同體積的細(xì)骨料用量: ms=mso-(mc/ρc+mf/ρf-mso/ρc)ρs 式中:ms-每立方米粉煤灰混凝土的細(xì)骨料用量;ρc-細(xì)骨料的視密度;ρf-粉煤灰密度;mso-混凝土基本配合比細(xì)骨料用量;ρs-細(xì)骨料的視密度。 ?。?)粉煤灰混凝土的用水量,按基準(zhǔn)配合比的用水量取用,粗骨料也同樣按基準(zhǔn)配合比取用。即:mw=mwomg=mgo 式中:mw—每立方米粉煤灰混凝土的用水量; mwo—每立方混凝土基本配合比用水量; mg—每立方米粉煤灰混凝土粗骨料用量; mgo—每立方米混凝土基本配合比的粗骨料用量。 ?。?)根據(jù)計(jì)算的摻粉煤灰混凝土配合比,通過(guò)試配,在保證設(shè)計(jì)所需和易性的基礎(chǔ)上,進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整。 ?。?)根據(jù)調(diào)整后的配合比,提出現(xiàn)場(chǎng)施工用的摻粉煤灰的混凝土配合比。 根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)出了C25 樁基砼配比,經(jīng)駐地辦試驗(yàn)室復(fù)核驗(yàn)證并報(bào)申嘉湖高速公路中心試驗(yàn)室復(fù)核驗(yàn)證,確認(rèn)采用水膠比為0.47 的配合比。 三、施工控制及安定性影響探討 1.粉煤灰混凝土的施工控制 ?。?)貯運(yùn)粉煤灰時(shí),必須注意防潮、防水,避免結(jié)塊,應(yīng)隨用隨運(yùn)。 ?。?)配制混凝土的骨料應(yīng)級(jí)配良好,以減小空隙率,利于水膠比降低,保證使用效果; (3)混凝土采用微機(jī)控制、自動(dòng)化計(jì)量上(放) 料、強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制。砂、石、水泥、水、粉煤灰均為電腦自動(dòng)計(jì)量上料,減水劑采用小包裝準(zhǔn)確計(jì)量后外加。 ?。?)粉煤灰混凝土必須攪拌均勻,其攪拌時(shí)間應(yīng)比基準(zhǔn)混凝土延長(zhǎng)10~30s。 ?。?)每連續(xù)供應(yīng)的200 噸相同等級(jí)的粉煤灰為一批,取樣測(cè)定其細(xì)度、燒失量,對(duì)同一供灰單位每月測(cè)定一次需水量比,每季度測(cè)定一次三氧化硫含量。 2.游離CaO 含量對(duì)粉煤灰混凝土安定性影響探討 高鈣粉煤灰由于含有較高的CaO 含量,因此具有活性高,可自凝,自硬,顆粒細(xì),需水量較低等性能特征。但是高鈣粉煤灰中的游離氧化鈣一般含量較大(2%~3%或更大),由于這部分游離狀態(tài)的Ca0 在水化過(guò)程中產(chǎn)生體積膨脹而有可能影響到體積安定性。 但由于磨細(xì)高鈣粉煤灰,晶體結(jié)構(gòu)較疏松,晶粒較小,水化活性較大,因此這種f- CaO 水化可能較快,不易造成局部膨脹應(yīng)力集中,不至于對(duì)體積安定性構(gòu)成嚴(yán)重后果。同時(shí)在工程中,一般情況下物料所處環(huán)境溫度大都在40℃以下(大體積混凝土中溫升一般在60℃左右,蒸養(yǎng)制品除外),游離CaO 水化時(shí)產(chǎn)生的極限膨脹值低于100℃試驗(yàn)的條件下極限膨脹值,而且出現(xiàn)極限膨脹值的時(shí)間亦大為推遲,尤其在應(yīng)用緩凝型外加劑條件時(shí),砼凝結(jié)時(shí)間一般在10 小時(shí)以上,其結(jié)果可能使膨脹發(fā)生處于水泥混凝土凝結(jié)時(shí)期之前基本完成,即使有剩余膨脹存在,此時(shí)此刻,水泥混凝土已產(chǎn)生一定強(qiáng)度,當(dāng)其強(qiáng)度值達(dá)到可以抑制游離石灰產(chǎn)生的膨脹破壞應(yīng)力時(shí),已不可能對(duì)水泥混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成破壞,體積安定性問(wèn)題已不復(fù)存在。同時(shí)游離鈣在水泥混凝土中水化時(shí)的工況條件與水泥凈漿試驗(yàn)條件下的工況條件不相似,水化介質(zhì)中溶有各外加劑鹽類(石膏等),這對(duì)于游離氧化鈣的水化膨脹均有一定緩解作用,而且多組分復(fù)合物水泥混凝土中,由于集料的存在,對(duì)膨脹所起的抑制作用,以及高鈣粉煤灰細(xì)度較細(xì),在水泥混凝土中分布較均勻,其量又占砂漿混凝土組分中相對(duì)較少等種種因素均有利于摻用高鈣粉煤灰混凝土的體積安定性。 參考文獻(xiàn) [1] 陳建奎. 混凝土外加劑原理與應(yīng)用. 中國(guó)計(jì)劃出版社.2004.4. [2] 粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范.GBJ146-90. [3] 覃立香等.新型混凝土減縮劑的研究.[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).2004.1. [4] 毛本生.摻混磨粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究.粉煤灰.2000.3. |
原作者: 沈理斌 |
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