粉煤灰最优掺量及高掺灰对碾压混凝土性能影响的研究.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第6期粉煤灰最优掺量及高掺灰对碾压混凝土性能影响的研究魏建忠1，吴金灶1，肖祖阔1，颜瑜1，张晓光2，孟继慧2(1．中国水利水电第十六工程局有限公司，福建福州350003；2．丰满大坝重建工程建设局，吉林吉林132108)关键词：碾压混凝土；粉煤灰；最优掺量；doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．06．024中图分类号：TV431．1文献标识码：A高掺灰；强度发展系数文章编号：1000—0860(2016)06．0096．031研究背景粉煤灰掺量快速确定提供了科学依据。在国内大中型水利水电工

2、程混凝土施工中，采用碾压混凝土施工技术占了较大比例，碾压混凝土配合比设计龄期较长，国内设计龄期一般为90d或180d，而国外有些工程设计龄期长达一年，较长的设计龄期对高掺灰碾压混凝土后期强度发展十分有利。合适的粉煤灰掺量既能改善混凝土的工作性能，降低混凝土绝热温升，提高混凝土质量，又能节省材料费用；但若粉煤灰掺量过大，混凝土中水泥用量不足，水泥早期水化产生的Ca(OH)，较少，混凝土的pH值较小，则粉煤灰的后期二次水化氛围无法形成，混凝土的各种性能无法得以保证。粉煤灰的活性是通过水泥早期水化产物Ca(OH)：与粉煤灰中的SiO：、A1：0，等活

3、性成分在中后期进行二次水化后形成了C，A、C，S、C：S等凝胶性质的产物而得到利用的。一般碾压混凝土配合比中粉煤灰掺量是根据混凝土设计龄期、强度等级、使用部位、水泥及粉煤灰品质等综合因素确定的，在碾压混凝土配合比设计时根据规程规范、设计要求及以往工程经验先确定碾压混凝土中粉煤灰掺量，再通过混凝土配合比试验后期的力学、变形、耐久性能加以验证，这样造成了时间上的浪费和经济上的损失。中水十六局公司中心实验室通过水泥和粉煤灰的材料品质分析，结合水泥和粉煤灰在混凝土中的水化机理研究，总结归纳了碾压混凝土中粉煤灰理论最佳掺量的计算公式，并结合以往施工的碾压

4、混凝土工程试验资料进行对比分析，为碾压混凝土配合比设计时2粉煤灰在水泥混凝土中的作用机理粉煤灰在混凝土中主要起填充、润滑、分散及活性作用，而活性作用是本文介绍的重点。粉煤灰是高温剧冷收集的产物，内存较大的能量。粉煤灰中活性的SiO：和A1：0，等组分在混凝土水化的中后期与水泥的水化产物Ca(OH)，结晶发生火山灰反应，生成具有与水泥水化产物c，A、c，s、c：s等凝胶性质相同的产物，加强了水泥水化时薄弱的区域，对改善混凝土的各项性能有着显著的作用。粉煤灰的中后期水化程度与水泥、粉煤灰的品质及相互比例有着密切的关系，若混凝土中水泥用量较少或水泥中

5、CaO含量较低，则水泥水化时形成的Ca(OH)：结晶与水泥中SiO：和m，O，等成分反应后余量较少，不足以激活粉煤灰中所有的SiO：和舢：O，等活性成分，当然粉煤灰颗粒较小且富含光滑玻璃珠，水化后部分多余的粉煤灰在碾压混凝土中起填充、润滑、分散作用，可改善碾压混凝土的工作性，提高碾压混凝土的密实度，而其余的粉煤灰仅起普通粉料作用，不但造成粉煤灰活性的浪费，掺量过大则混凝土的各项性能将明显降低，无法满足设计要求；相反若混凝土中水泥用量较高，虽可激活粉煤灰中全部活性成分，混凝土的力学、耐久性能也较好，但混凝土的绝热温升较高，增加了大体积混凝土的温控

6、压力，同时混凝土的材料费用也较高。因此收稿日期：2016—05—13作者简介：魏建忠(1974一)，男，高级工程师。WaterResourcesandHydropowerEngineeringVol47No．6针对不同水泥和粉煤灰品质，合适的粉煤灰掺量应在混凝土配合比设计前在一定的范围内选定。下面介绍本公司中心实验室通过探索研究得出的碾压混凝土中粉煤灰理论最佳掺量的计算方法，结合水电十六局以往施工的碾压混凝土工程试验资料，对碾压混凝土中不同粉煤灰掺量试验结果进行对比分析，提出碾压混凝土配合比中粉煤灰掺量的限量。3碾压混凝土中粉煤灰最佳掺量计算方

7、法及实例3．1碾压混凝土中粉煤灰最佳掺量计算方法根据粉煤灰在水泥混凝土中作用机理，水泥及粉煤灰水化凝结对力学性能主要贡献为CaO、SiO：、灿203、Fe203，设水泥中CaO含量为A，Si02、A1203、Fe，O，的含量分别为尺、．s、r；粉煤灰中SiO：、Al：O，、Fe：O，的含量分别为日、C、D，28d的活性指数(强度比)为E；粉煤灰与水泥的活性比为x，碾压混凝土总胶凝材料为M，粉煤灰占胶凝材料的比例为匕则通过粉煤灰的活性指数(为了节约时间，可采用水泥胶砂强度快速测定法代替普通水泥砂浆强度测定法，一般一天内即可测得粉煤灰的活性指数)，

8、求得粉煤灰与水泥的活性比，即0．7(水泥胶砂比例)X1(水泥活性)+0．3(粉煤灰胶砂比例)×X=E(1)X=(E一0．7)／o．3(2)从式(2)可