粉煤灰结合防冻剂混凝土在冬季施工中的应用

张维丽 张智勇 齐齐哈尔铁路工程学校

粉煤灰结合防冻剂混凝土在冬季施工中的应用

张维丽 张智勇 齐齐哈尔铁路工程学校

按照国家有关规范规定，在混凝土工程中，粉煤灰可以取代部分水泥。本文根据“等量取代法”理论，研究了在北方严寒地区冬季施工中粉煤灰混凝土的配合比设计问题，提出了合理的配合比，并经工程实践检验，取得了良好的效果。

粉煤灰；防冻剂；混凝土；冬季施工

随着现代混凝土施工技术的发展，粉煤灰在施工中的应用日益广泛，按照我国国家标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146-90）的规定，粉煤灰可以取代水泥，并且对于使用硅酸盐水泥的中、低强度混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、水下混凝土，最大取代量可达到50%，而在国外的一些资料中显示，粉煤灰在混凝土中取代水泥最大量可以达到80%，并且此时粉煤灰混凝土强度比较基准混凝土而言并不降低，甚至在C40以上混凝土可以正常应用，若在加入外加剂或激发剂条件下掺量可达60%。

在混凝土中掺入粉煤灰既节约成本、有利环保，又不降低混凝土强度，并且粉煤灰混凝土具有较好的抗硫酸盐侵蚀性，对于工程实践应用具有广泛的实际意义，但粉煤灰混凝土在高寒地区冬季施工中的应用尚无先例。

滨洲线铁路哈齐提速工程平改立K19+103.5框架桥，设计规模为2～8.5m，净高远期规划4.5m，近期3.5m。由于工程所处位置土质主要是淤泥层和软土，地质条件非常差，框架主体无法采用顶进法施工，施工设计采用横抬梁结合施工便梁架空既有线路的开挖方案。

鉴于滨洲线提速改造需要，该工程主体施工必须安排在冬季。而当地冬季平均气温可达-21℃，最低气温可达-30℃，因此需采取冬季施工措施。但是，施工便梁以下0.425m即为框架桥顶面，受净空限制不能搭设暖棚，因此无法保证框架顶板浇注在封闭条件下进行，此时，若采用蒸汽养护，蒸汽会在钢轨上集结成冰凌，影响既有线行车安全。在这种条件下，无法保证浇筑混凝土过程中温度为正温，而一旦出现负温，混凝土极有可能受冻，从而影响整体结构强度。这就对混凝土施工提出了很高的要求，为此与黑龙江省寒地建筑科学研究院中间实验厂实验室联合研究，在低温条件下采用粉煤灰结合LNC-53型负温防冻泵送剂的泵送混凝土进行施工，采用“等量取代法”计算粉煤灰用量。原理如下：

首先根据现场实际选取粉煤灰的取代率为βc，然后根据基准混凝土配合比计算每m3粉煤灰混凝土中粉煤灰掺量mf以及水泥用量mc分别为

表1 粉煤灰性能指标

表2 混凝土性能指标

式中：mco—每m3基准混凝土中水泥用量

根据强度等级要求，以框架桥主体混凝土为例，基准混凝土为C 30泵送混凝土，配合比经实验确定为：水泥：砂：碎石：水：LNC-53=1：1.55：2.46：0.43：0.04。材料产地和级别分别为：水泥P.o32.5级产自牡丹江，密度为3100kg/m3；砂产自呼兰，为细度模数2.4～2.8的中砂，密度为1450kg/m3，；碎石粒径为5mm～26.9mm，产自玉泉；外加剂来自黑龙江低温建筑科学研究所中间实验厂。

基准配合比中水泥用量为445kg/m3，粉煤灰替代水泥量为25%，即111.25kg，粉煤灰密度为2200kg/m3，替代后的胶凝材料（水泥与粉煤灰）总体积为:

体积增加0.0147m3，根据超量替代原则需要扣除相应体积的砂子，基准混凝土用砂量为689.75m3，扣除中砂重量为0. 0147×1450=21.3kg，则中砂在混凝土中用量为668.4kg。因此，粉煤灰混凝土配合比为：胶凝材料（水泥+粉煤灰）：中砂：碎石：水：LNC-53=1（0.75+0. 25）：1.50：2.46：0.38：0.03。

该工程所用粉煤灰为阿城产级增钙粉煤灰，主要性能指标见表1。

经实验室试验，混凝土性能指标见表2。

从表中数据不难看出，加入外加剂LNC-53的粉煤灰混凝土，早期强度略低于同条件基准混凝土， 7d强度基本上与基准混凝土等强，但28天强度在基准混凝土基础上提高了约5%左右，说明粉煤灰混凝土的强度增长率比基准混凝土要快，并且根据实验室数据，在恒负温条件下（-10℃）7d，粉煤灰混凝土抗折强度为5. 7MPa，满足施工要求。施工过程未因为局部负温而出现混凝土受冻和强度折减，并且由于混凝土具有良好的和易性和可泵性，拆除模板后混凝土表面平整光滑，感官效果明显好于基准混凝土。

实践和实验室试验证明，相对于基准混凝土，增钙粉煤灰混凝土泌水率降低，凝结时间有所延长；各龄期的抗压强度、28d抗拉强度、弹性模量、轴向抗压强度、抗折强度、钢筋粘结力不亚于基准混凝土，增钙粉煤灰混凝土的抗碳化性能、抗冻性能和抗干缩性能优于基准混凝土，抗渗性能与基准混凝土相近。因此增钙粉煤灰结合防冻剂混凝土在冬季施工中的应用必将会越来越广泛。