粉煤灰混凝土在桥涵施工中的应用探究

文正萍

摘 要：简要分析粉煤灰及粉煤灰砼的技术性质，并结合实际，详细介绍粉煤灰混凝土在公路建设中的应用。

关键词：粉煤灰；粉煤灰砼；桥涵

粉煤灰在路桥工程中，除了作路面底基层材料外，大量用作混凝土的组成材料。粉煤灰的化学成分与煤的品种和燃烧条件有关，燃烧煤和无烟煤锅炉排出的粉煤灰，其中SiO2为45-60%；A12O3为20-35%；Fe2O3为5-10%，CaO为5%左右，烧失量约为5-30%，多数不大15%。粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能。根据现代研究认为，粉煤灰在混凝土中，能与水泥互补短长、均衡协合，所以粉煤灰可以充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂等一系列复合功能的基本材料。所以粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益。大量试验证明掺有粉煤灰的普通混凝土，在浇筑后7d时间里，强度较低，但在28d时强度与同期不掺粉煤灰的混凝土强度相当，而56d、72d后强度仍在增长。

1 粉煤灰及粉煤灰砼的技术性质

1.1 粉煤灰的技术性质

粉煤灰是粉煤燃烧后收集到的灰粒，亦称飞灰。它既可以作生产水泥的原料也可作路桥工程中的基本材料。而在路桥工程中，粉煤灰除了可作路面底基层材料外，更可大量作为混凝土的组成材料使用。供拌混凝土的粉煤灰主要从下列两方面考察其性能。

1.1.1 化学成分

粉煤灰的化学成分与煤的品种和燃烧条件有关，一级燃烧煤和无烟煤锅炉排出的粉煤灰其 SiO2含量为45-60%，Al2O3为20-35%；Fe2O3为5-10%，CaO含量约为5%左右，烧矢量约为5-30%，但多数不大于15%。其中硅、铝和铁的氧化物含量是评定粉煤灰在混凝土中应用的主要指标。通常低钙粉煤灰中这些氧化物含量可达75%以上。

1.1.2 技术指标

用于拌制混凝土作为掺合料的粉煤灰，按我国现行国标《粉煤灰混凝土应用技术》（GB164-90）规定，粉煤灰的质量标准有下列四项：细度。粉煤灰细度与其对混凝土强度的贡献有明显的相关性，因为一般来说，细度愈细的粉煤灰活性愈大，所以细度是粉煤灰分级的一项重要指标。细度是以45μm方孔筛的筛余量表示。需水量比。是指在相同流动下粉煤灰的需水量与硅酸盐水泥的需水量之比；需水量比小的粉煤灰掺入混凝土中可增加其流动度，改善和易性，提高强度。烧失量。是指粉煤灰在高温的灼烧下损失的质量。烧失部分主要为未烧尽固态碳，这些碳成分的增加，即意味有效活性成分的减少。同时，会导致粉煤灰的需水量增加，因此要加以控制。SO3含量。粉煤灰中SO3含量超过一定限量可使混凝土后期生成的有害钙矾石，导致危害环境，因此也是一项需要控制的指标。SO3含量是从测定其硫酸含量中计算的结果。

1.2 粉煤灰混凝土的技术性质

粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能。根据现代研究认为，粉煤灰在混凝土中能与水泥互补短长、均衡协合，所以粉煤灰可以充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂等一系列复合功能的基本材料。粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益。大量试验证明，掺有粉煤灰的普通混凝土在浇筑后 7 天时间里强度较低，但在 28 天时间强度与同期不掺粉煤灰的混凝土强度相当，而掺粉煤灰混凝土在 56～72 天的時间里强度仍在增长。

2 粉煤灰混凝土在某公路工程中的应用

某公路工程项目全线桥梁的基础及下部构造和全线的涵洞混凝土均掺入了适量的粉煤灰并取得了不错的效果。在混凝土中掺加粉煤灰节约了水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强了混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性。粉煤灰的掺加也对混凝土的使用产生了一定的副作用。（1）抗冻性降低。研究发现，掺加了粉煤灰的混凝土较基准混凝土抗冻指标有所下降，如要提高抗冻性能，则要提高强度或延长养护龄期。（2）抗剪强度、粘结强度有所降低。粉煤灰在使用中利远大于弊，粉煤灰在混凝土中贡献主要取决于其品质及其效应发挥的程度。粉煤灰作为混凝土的掺和料，在混凝土向高强度性能方面发展上的作用越来越明显，尤其是用在大体积混凝土和泵送混凝土时，其作用和效果是其它掺合料代替不了的。

2.1 掺加粉煤灰混凝土的配合比设计。全线混凝土中掺用粉煤灰的配合比采用超量取代法

2.1.1 配合比设计原则

掺粉煤灰混凝土的配合比设计，是以基准混凝土（即未掺粉煤灰的混凝土）的配合比为基础，按等稠度、等强度等级原则，用超量取代法进行调整。

2.1.2 配合比设计

公路构造物掺粉煤灰混凝土的配合比设计共有7种，介绍其中最典型的一种水下C25混凝土的配合比设计。混凝土的抗压强度等级为C25，使用部位为桥基础钻孔桩。水泥采用PO325普通硅酸盐水泥。各项指标经检验均合格；碎石的生产规格为1-2cm。该碎石级配、含泥量、针片状含量等指标均符合要求。桥涵所用砂为机制砂，该砂石粉含量小于7%，经筛分试验确定为粗砂，符合设计要求；使用Ⅱ级粉煤灰，各项指标均满足标准要求。

2.1.3 水泥混凝土配合比计算

本设计中C25水下混凝土为桥基础钻孔桩灌注用，考虑到施工特殊环境，其水灰比、水泥用量、坍落度、砂率等指标方面较普通混凝土提高标准，按照国家标准《普通混凝土配合比设计规程》要求的计算方法和步骤，同时参照5桥涵施工技术规程6的有关技术要求进行。

2.2 检验强度和确定实验室配合比

确定一个基准配合比后，采用水灰比0.50，0.55，0.60分别拌制3组混凝土拌和物，保持粗骨料用量不变，但砂率可以相应增加或减少1%，用水量亦保持不变，进行混合物拌和，按规范要求制成混凝土抗压试块，在温度（20┴3℃），相对湿度大于90%条件下进行养护，测得7d抗压强度达到试配比强度的70%以上方可使用。

2.3 确定实验室配合比

根据上面混凝土试件的28d抗压强度即符合强度标准。又比较经济的是第二组配合比。通过试拌测得表观密度为2380kg/m3，与假定密度（假定密度为2400kg/m3）之差小于2%。可以不进行校正，该配合比即为实验室配合比即：水：水泥；粉煤灰：砂：碎石=355：230：701：1051：92。

3 粉煤灰混凝土的性能和效益

通过实验表明，掺加粉煤灰不仅能降低工程造价，更重要的是能改善混凝土性能。粉煤灰混凝土比基准混凝土凝结时间慢，水化热低，坍落度损失少，后期强度高，抗渗性能和干缩性等方面都有所改善，抗冻和碳化性能有所下降。粉煤灰混凝土不仅能节约水泥，还减少了细骨料，从而降低了混凝土成本，具有一定经济效益，同时利用粉煤灰，可减少占地面积及环境污染，因此，具有一定社会效益。

掺粉煤灰混凝土具有较好的抗冻、抗渗性能，可有效阻止碱集料反应的发生及有效降低混凝土内部水化热，即可显著改善混凝土的耐久性。在配制高耐久性混凝土时应当特别注意高效减水剂与胶凝材料的适应性，应通过试验选择相对最佳的胶凝材料用量、引气剂与高效减水剂掺量。粉煤灰是配制绿色高性能混凝土的理想材料之一。在混凝土中掺用粉煤灰，其社会和经济效益都十分可观。

参考文献

[1]齐济.粉煤灰砼在桥涵施工中的应用[J].民营科技.2011.6