粉煤灰4332862502cgst.docx
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1、 简介:以以水泥1150kkg/mm3、粉粉煤灰2200kkg/mm3,不不掺引气气剂并掺掺高效减减水剂将将水胶比比降至00.299,所配配制的大大掺量粉粉煤灰高高强混凝凝土7天天强度可可达344MPaa;288天522MPaa;900天700MPaa;3665天998MPPa。 关键字:粉煤灰灰,混凝凝土,应应用 一、概述早在在20000多年年前的古古罗马时时期,人人类就用用火山灰灰与石灰灰混合作作为胶凝凝材料,建建造了许许多雄伟伟的建筑筑物,例例如万神神殿,其其直径为为44mm的半球球形穹顶顶就使用用了1220000吨这种种胶凝材材料和凝凝灰岩轻轻骨料拌拌合而成成的混凝凝土;还还有闻名名于
2、世的的圆形剧剧场等,这这些建筑筑现在仍仍然安然然无恙,220000年还有有报道意意大利人人正在翻翻修圆形形剧场,准准备在那那里面举举行盛大大的演出出。今天天在混凝凝土中掺掺用的粉粉煤灰,也也是一种种火山灰灰材料,大大量的实实践证明明:掺用用粉煤灰灰的混凝凝土,其其长期性性能得到到大幅度度的改善善,对延延长结构构物的使使用寿命命有重要要意义。 80年年代初,美美国佛罗罗里达州州建造了了一座非非常宏伟伟的跨海海大桥,在在该桥的的建设过过程中,考考虑到周周围的侵侵蚀性环环境,在在混凝土土里掺用用了大量量粉煤灰灰,工程程质量有有很大改改善。因因而在119833年修订订规范时时,对原原来随意意使用粉粉煤
3、灰的的规定进进行了修修订11。新新规范(SS-3446)规规定:在在中度以以上侵蚀蚀环境中中的桥梁梁上部结结构,包包括预应应力构件件的混凝凝土中,必必须掺用用粉煤灰灰。其中中大体积积混凝土土中粉煤煤灰的掺掺量为118550%。 掺粉煤煤灰混凝凝土的另另一典型型实例,是是19882年英英国的GGarwwickk机场的的停机坪坪扩建工工程,该该工程在在两条相相邻的道道面上对对掺与不不掺粉煤煤灰混凝凝土进行行了对比比2。所用用粉煤灰灰混凝土土中粉煤煤灰用量量达到446%。该该工程经经运行44年后所所拍的照照片清楚楚地显示示出:与与纯硅酸酸盐水泥泥混凝土土相对照照,掺粉粉煤灰混混凝土道道面的表表面层抗
4、抗滑构造造仍基本本完好,而而前者则则已坑坑坑点点,受受到一定定程度的的破坏了了。这个个实际工工程事例例一方面面说明:在低水水胶比条条件下,即即使掺有有大量粉粉煤灰,也也可以获获得强度度和耐久久性都十十分优异异的混凝凝土;另另一方面面,对长长期以来来沿用的的,以228d龄龄期的快快速实验验结果评评价不同同类型混混凝土的的耐久性性提出了了质疑。 粉煤煤灰在混混凝土公公路路面面中的应应用举一一个例子子。Meehtaa教授曾曾提到3:在美国国大约770%的的低交通通量公路路与地方方公路需需要升级级,考虑虑用大掺掺量粉煤煤灰代替替水泥以以降低造造价,电电力研究究院(EEPRII)出资资搞了几几个示范范工
5、程:在北达达科他州州,19988和和19889年夏夏天,用用200000mm3粉煤煤灰混凝凝土铺筑筑厚为2200mmm的路路面,其其水胶比比为0.43,水水泥用量量1000Kg/m3、粉粉煤灰2220KKg/mm3。 大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土的成成功试验验,使其其在哈利利法克斯斯的帕克克林购物物中心施施工中用用于浇注注巨大的的柱子,拌拌合物含含55低钙粉粉煤灰、445硅硅酸盐水水泥,以以及就地地取材的的砂、石石和高效效减水剂剂。这些些柱子一一共用去去7000m3大大掺量粉粉煤灰混混凝土;在哈利利法克斯斯海边处处于海洋洋环境的的建筑物物群施工工中也得得到应用用。该建建筑物位位于海边边,包括括两幢
6、商商业大厦厦的公共共建筑,其其32根根直径11.2mm和300根直径径1.11m的框框架柱沉沉箱,平平均长度度在211m。采采用大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土的首首要原因因,是其其抗渗性性能优异异。在渥渥太华附附近的大大卫伏劳劳瑞达实实验室,工工程师们们用CAANMEET开发发的大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土设计计了一个个重3660吨的的混凝土土平台。为为了降低低水化热热,以粉粉煤灰、型(低低热)水水泥、水水、粗细细骨料、引引气剂和和高效减减水剂混混合配制制。平台台的尺寸寸是78m,平平均厚度度2.225m,安安放在多多个充气气圆柱体体上,因因此其震震动与地地面分离离。由于于粉煤灰灰混凝土土特殊的的品质,
7、发发射火箭箭产生的的冲击不不会引起起平台共共振。随随着龄期期增长,平平台混凝凝土的共共振频率率以每年年0.005Hzz的速度度增长,质质量越来来越好。在在该平台台上成功功地发射射了爱那那克依火火箭的事事实雄辩辩地证明明:粉煤煤灰混凝凝土可以以看作是是真正的的太空时时代的建建筑材料料。 在在建筑工程程中,我我们与北北京城建建集团总总公司构构件厂合合作,在在自密实实混凝土土中掺用用3045%粉煤灰灰作为增增粘剂,保保证了这这种混凝凝土有足足够粘聚聚性,不不致发生生离析与与泌水现现象,而而且可在在数小时时里几乎乎没有坍坍落度损损失,满满足长途途运输后后仍然能能够自密密实的效效果。该该成果(大大掺量粉
8、粉煤灰混混凝土在在建筑工工程中的的应用)于于19998年112月获获得北京京市科技技进步三三等奖。 在公公路工程程建设中中,由我我们提供供技术咨咨询服务务,自119944年以来来于广东东深-汕汕等四条条近1000kmm高速公公路路面面混凝土土中掺用用粉煤灰灰2040%,取得得明显提提高滑模模摊铺机机摊铺路路面板的的质量(提提高路面面宏观平平整度、明明显减少少开裂)、减减小进口口设备损耗耗并降低低水泥用用量等技技术与经经济综合合效益。二、混凝土土的结构构与性能能为了了便于认认识粉煤煤灰在混混凝土中中的作用用,先来来看看混混凝土的的结构和和性能之之间的关关系。混混凝土是是由大小小不同的的颗粒所所组
9、成的的,大颗颗粒粗骨骨料的空空隙由中中小颗粒粒的粗骨骨料(石石子)填填充;粗粗骨料颗颗粒的空空隙由细细骨料(砂砂子)填填充,它它的颗粒粒也是有有粗有细细,细颗颗粒填充充粗颗粒粒之间的的空隙;水泥浆浆则填充充粗细骨骨料堆积积体的大大小空隙隙,并包包裹它们们形成一一层润滑滑层,使使新拌混混凝土(也也称拌合合物)具具有一定定的工作作性,能能在外力力或本身身的自重重作用下下成型密密实。硬硬化混凝凝土是一一种复杂杂的、多多相的复复合材料料,它的的结构主主要包括括三个相相骨骨料、硬硬化水泥泥浆体以以及二者者之间的的过渡区区,说它它复杂是是因为它它很不匀匀质,三、粉煤灰灰在混凝凝土中的的作用了解解混凝土土的
10、微结结构的特特性及其其对性能能的影响响后,就就可以更更好地认认识粉煤煤灰在混混凝土中中的作用用。粉煤煤灰的主主要作用用可以包包括以下下几方面面: 1)填填充骨料料颗粒的的空隙并并包裹它它们形成成润滑层层,由于于粉煤灰灰的容重重(表观观密度)只只有水泥泥的2/3左右右,而且且粒形好好(质量量好的粉粉煤灰含含大量玻玻璃微珠珠),因因此能填填充得更更密实,在在水泥用用量较少少的混凝凝土里尤尤其显著著。 2)对对水泥颗颗粒起物物理分散散作用,使使其分布布得更均均匀。当当混凝土土水胶比比较低时时,水化化缓慢的的粉煤灰灰可以提提供水分分,使水水泥水化化得更充充分。 3)粉粉煤灰和和富集在在骨料颗颗粒周围围
11、的氢氧氧化钙结结晶发生生火山灰灰反应,不不仅生成成具有胶胶凝性质质的产物物(与水水泥中硅硅酸盐的的水化产产物相同同),而而且加强强了薄弱弱的过渡渡区,对对改善混混凝土的的各项性性能有显显著作用用。 4)粉粉煤灰延延缓了水水化速度度,减小小混凝土土因水化化热引起起的温升升,对防防止混凝凝土产生生温度裂裂缝十分分有利。 由于混混凝土技技术的进进展,使使混凝土土可以在在比较低低的水胶胶比条件件下制备备,这就就使粉煤煤灰在混混凝土中中的作用用出现显显著地变变化。而而近些年年来水泥泥活性增增大、混混凝土设设计等级级提高促促使水泥泥用量增增大,以以及构件件断面尺尺寸加大大,在混混凝土体体温度上上升的前前提
12、下,进进一步促促进了粉粉煤灰在在混凝土土中作用用的发挥挥,以至至可以说说:粉煤煤灰在许许多情况况下可以以起到水水泥所起起不到的的作用,成成为优质质混凝土土必不可可少的组组分之一一。 四、大掺量量粉煤灰灰混凝土土大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土不仅仅强度发发展效果果良好,而而且各种种耐久性性能也十十分优异异。由于于能够明明显降低低水化温温升,也也大大减减小了混混凝土早早期出现现开裂的的危险,可可以说是是一种适适用于除除了早期期强度要要求非常常高以外外,能够够满足各各种工程程条件,尤尤其是侵侵蚀性严严酷环境境要求的的高性能能混凝土土。例如如公路路路面板、桥面板就是这样一类结构,不仅工作环境严酷,而且需要耐
13、磨性良好。大掺量粉煤灰混凝土的后期强度增长幅度大,恰好满足了这样的要求强度和耐磨性随着时间不断增长。但是目前的耐磨性试验不适宜于判断这种混凝土的耐磨性,因为通常就在28天龄期进行快速试验用钢球在试件上快速旋转产生的磨耗量来评价。这也说明:推广新材料、新技术需要伴随试验评价方法的改进。 当然然,任何何事物都都有它的的两面性性,大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土也存存在局限限性。其其中,粉粉煤灰水泥化学外外加剂之之间的相相容性,表表现为混混凝土水水胶比能能否有效效地降低低,使粉粉煤灰能能充分发发挥作用用,自然然是应用用这种混混凝土首首先要检检验的问问题。一一般来说说,当水水胶比只只能在00.400以上时时,
14、在中中等强度度要求的的混凝土土中使用用的效果果就可能能成问题题了。其其次,由由于大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土的水水泥用量量大幅度度减少,因因此对于于水泥质质量的稳稳定性和和粉煤灰灰品质的的稳定性性就比较较高,当当两者的的质量产产生波动动时,会会给使用用效果带带来明显显的影响响。不过过大掺量量粉煤灰灰混凝土土的水胶胶比较低低这一特特性,也也有减小小混凝土土性能波波动的益益处。同同时,从从拌合物物的工作作度检验验中,操操作人员员比较易易于获得得粉煤灰灰质量发发生了波波动的信信息,便便于及时时采取措措施减小小或避免免损失。此此外,工工程所在在地附近近一定半半径范围围里,有有可以适适用的粉粉煤灰来来源也十
15、十分重要要,过长长的运输输距离不不仅使粉粉煤灰使使用费用用增加,也也给及时时满足工工程对粉粉煤灰货货源的需需求带来来困难。五、混混凝土材材料的可可持续发发展混凝凝土材料料是当今今用量最最大、用用途最广广泛的建建筑材料料,据统统计,每每年全世世界的耗耗用量接接近1000亿吨吨。如此此巨大的的用量,伴伴随着生生产、使使用过程程带来矿矿石资源源、能源源的消耗耗,以及及对大气气和环境境造成的的污染,已已引起全全世界业业内的关关注。 我国国的水泥泥产量多多年来居居世界首首位,占占1/33以上。同同时我国国粉煤灰灰的年排排量也是是居世界界首位。由由于发展展基础设设施建设设的需要要,有关关部门仍仍在计划划投
16、资建建设更多多水泥厂厂。过去去在混凝凝土里掺掺用粉煤煤灰,是是为了节节约水泥泥、降低低工程材材料费用用,今天天对混凝凝土掺用用粉煤灰灰的认识识,应该该提高到到保护环环境、保保护资源源,使混混凝土材材料可长长久地持持续应用用于基础础设施建建设中的的高度上上来认识识。 大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土不仅仅可以改改善混凝凝土的各各项性能能,延长长混凝土土结构的使使用寿命命,同时时可以大大幅度减减小耗费费能源多多、污染染环境严严重的硅硅酸盐水水泥用量量,因此此也是一一种绿色色混凝土土。从这这个角度度出发,推推广大掺掺量粉煤煤灰混凝凝土在我我国土木木建筑工工程中的的应用,是是一件于于国于民民有显著著效益的的事
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