大掺量粉煤灰技术在混凝土中的推广应用

刘文运

1 概述

在保证混凝土质量和耐久性的前提下，降低混凝土成本一直是我们极力追求的目标。一般采用的方法都是在混凝土中用价格低廉的粉煤灰替代水泥，从而降低混凝土的成本。在以往的混凝土配合比设计中，由于对粉煤灰的性质了解不够，粉煤灰取代水泥不超过20%，相对较低。从2009年开始，我们土建试验室对大掺量粉煤灰(≥30%)作为课题进行了大量的试验研究，根据试验结果分析，粉煤灰替代水泥的理想掺量为30%～50%。如果将大掺量粉煤灰技术应用在我公司在建或新建工程中，经济效益是相当可观的。因此，建议在今后的工程中，公司要求在混凝土施工中，必须采用大掺量粉煤灰技术。

2 大掺量粉煤灰混凝土的优良性能

2.1 拌合物性质

大掺量粉煤灰混凝土的拌合物具有良好的粘聚性，能减少泌水。同时，其和易性与粉煤灰的质量、外加剂品种及掺量等关系密切。总的来说，只要大掺量粉煤灰混凝土的配合比恰当，搅拌时间充分，其工作性能能够满足不同工程的要求。当所设计的大掺量粉煤灰混凝土需要引气时，粉煤灰的烧失量对引气效果非常显著，高掺量与高碳量结合，会使引气变得很困难。即使是用低含碳粉煤灰配制的大掺量粉煤灰混凝土，引气后的气泡保持能力也相对较差。因此，对于引气的大掺量粉煤灰混凝土，需要通过适宜的施工工艺措施确保大掺量粉煤灰混凝土入仓后的含气量满足设计要求。如果不考虑外加剂的影响，大掺量粉煤灰混凝土的凝结时间和以往低掺量粉煤灰混凝土一样，随掺量增加凝结时间有所延缓，延缓的程度与水泥品种，粉煤灰的品质有关。大掺量粉煤灰混凝土通常还同时掺用高效减水剂或引气剂且计量较大，因此，凝结时间还受高效减水剂或引气剂用量的影响，当它们用量非常大时，大掺量粉煤灰混凝土有时1 d乃至2 d都不能拆模。但使用活性激发剂可明显加快凝结时间，使其与普通混凝土的凝结时间基本相同。此外，温度对大掺量粉煤灰混凝土凝结时间及早期强度的影响，比普通混凝土和低掺量粉煤灰混凝土更为显著。

2.2 良好的和易性

试验结果表明，在混凝土中采用大掺量粉煤灰技术后，混凝土拌合物具有良好的和易性，能减少泌水，更好的满足施工。同时，其和易性与粉煤灰的质量、外加剂品种及掺量等关系密切。总的来说，只要大掺量粉煤灰混凝土的配合比恰当，搅拌时间充分，其工作性能能够满足不同工程的要求。

2.3 大大提高混凝土的耐久性

大掺量粉煤灰在混凝土中不仅能够降低混凝土的生产成本，降低环境污染程度，更重要的是它能够改善混凝土的和易性和可泵性，降低坍落度损失，减少混凝土的早期开裂现象，提高混凝土的耐久性。

试验结果表明，在混凝土中采用大掺量粉煤灰技术后，混凝土的密实度大大增加。这样就大大减少了离子扩散率，获得优良的抗腐蚀性和耐久性。

2.4 对混凝土的显著增强作用

试验结果表明，大掺量粉煤灰混凝土的后期强度(28 d，60 d)比普通混凝土后期强度高130%以上。

2.5 配合比设计及试验结果分析

试验原材料选用:P.O42.5水泥、Ⅰ级粉煤灰、中粗砂(细度模数2.8～3.0)、碎石(5 mm ～25 mm 连续级配)、外加剂选用太原小店SMC高效减水剂、自来水。以C30和C35为例，配合比设计及结果分析如表1～表3所示。

表1 混凝土配合比1

表2 混凝土配合比2

表3 混凝土的工作性能及强度

由表1可看出粉煤灰的掺量可选用30%～50%，按照GBJ 146-90粉煤灰混凝土应用技术规范规定，依据施工时间的气候条件、结构部位及工程进度的要求，在保证工程质量的前提下，考虑经济效益，因为粉煤灰的价格是水泥价格的26%，因此在地下部分采用掺量50%的配合比，地上部分采用30%～40%的配合比。

3 大掺量粉煤灰技术对外加剂的要求

大掺量粉煤灰技术的应用，最关键的环节是对混凝土外加剂有严格的要求，即混凝土外加剂中，必须含有一定比例的粉煤灰激发剂，粉煤灰激发剂改变了以往混凝土配合比设计中粉煤灰掺量低(≤20%)的不足。

激发剂能有效改善大掺量粉煤灰混凝土早期强度低的问题，而且可以在降低水泥水化热的同时，延缓混凝土早期散热峰值的出现，并使混凝土具有良好的耐久性。

粉煤灰激发剂应用到混凝土中，不但能够充分激活粉煤灰的活性，而且能显著提高混凝土中粉煤灰的掺量(≥30%)。因此，建议公司在以后新建工程对混凝土外加剂选择上，必须要求外加剂中含有粉煤灰激发剂。

粉煤灰激发剂在混凝土中的作用:将硫酸盐+碱复合激发剂加入大掺量的粉煤灰、水泥浆体中激发粉煤灰的早期活性，通过净浆宏观力学试验和水化热测定，分析了激发剂对混凝土早期强度和水化热的影响，结果表明，掺加激发剂能有效改善大掺量粉煤灰混凝土早期强度低的问题，而且可以在降低水泥水化热的同时，延缓混凝土早期散热峰值的出现，并使混凝土具有良好的耐久性。

4 可观的经济效益

大掺量粉煤灰技术首先在国投大同电厂项目进行了应用，在2009年采用大掺量粉煤灰技术共浇筑混凝土37316 m3，其中使用粉煤灰5120 t，即节约水泥5120 t。水泥单价490元/t，粉煤灰单价70元/t，实际降低大约200万元。

截至2010年10月底，克旗项目部在混凝土施工中，大掺量粉煤灰混凝土浇筑约21578 m3，使用粉煤灰约2800 t，节约水泥约2800 t，混凝土成本减少约72万元;其中C30混凝土平均强度35.4 MPa，最小值为 30.5 MPa，标准差为 2.46;C35 混凝土平均强度 38.2 MPa，最小值为 35.8 MPa，标准差为 1.75，混凝土强度及耐久性均满足设计要求。

5 建议

大掺量粉煤灰技术的应用，对混凝土成本的降低有着非常明显的效果，因此，建议我公司在今后的新建工程中，要求项目部在混凝土施工中，必须采用大掺量粉煤灰技术，并且要形成制度。

[1]钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京:科学出版社，2002.

[2]胡明玉，桂国庆.大掺量粉煤灰混凝土及其应用前景[J].中国建材科技，1998，7(1):1-4.

[3]胡明玉.大掺量粉煤灰混凝土研究[J].混凝土，1998(1):29-33.

[4]赵 峰.浅谈粉煤灰的利用[J].山西建筑，2010，36(3):184-185.