粉煤灰在泵送混凝土中的应用研究

摘 要：本文从粉煤灰工作机理出发，以试验数据为依据分析粉煤灰对混凝土的和易性、水化热、强度、耐久性等方面较普通混凝土的优越性，并对其经济性进行分析，最后通过工程实例阐述粉煤灰在泵送混凝土施工中的具体应用。

关键词：粉煤灰;工作机理;泵送;混凝土

引言

随着泵送混凝土的飞速发展，商品混凝土中掺加了一定比例的粉煤灰也得到广泛应用。混凝土中应用粉煤灰，不仅可以减少水泥的用量，降低混凝土的生产成本，而且能显著地改善混凝土的工作性能，有利于泵送混凝土的施工。

1.粉煤灰的工作机理

1.1粉煤灰是在粉煤炉中燃烧粉煤时从烟道气体中收集到的细颗粒粉末。按照《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GB/T50146-2014）中规定，将粉煤灰分为三个等级。

1.2 粉煤灰的工作机理：①粉煤灰是由比水泥颗粒更小的微粒组成，加入混凝土中，可填充水泥颗粒与骨料间的空隙，堵截毛细功能。其表面光滑致密，可以起到润滑的作用，新拌混凝土中水泥颗粒遇水后容易积聚成团，粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒，使水泥水化更充分，释放出更多的水泥浆体来润滑骨料，以减少混凝土的用水量，提高水泥浆的密实度，使混凝土具有良好的保水性，大大减少混凝土的泌水和离析现象，更有利于泵送施工。②粉煤灰颗粒与水泥水化后的Ca（OH）2反应生成水化硅酸钙凝胶，它与水泥浆硬化体坚固的结合起来，进而增强混凝土强度，从而提高混凝土的抗渗性和耐久性。

2.粉煤灰对混凝土的改善作用

粉煤灰对新拌混凝土的施工应用、对硬化混凝土的性能都有良好的改善作用，其中在和易性、水化热、强度、耐久性等方面较普通混凝土的优越性更加明显。

2.1和易性优化

和易性最直接表现在新拌混凝土的可泵送性能，其表现形式是坍落度。经过实践证明，粉煤灰掺量多少对新拌混凝土的坍落度影响如图1所示。

粉煤灰有此良好的性能究其原因见1.2粉煤灰工作机理的①条。

2.2水化热降低

新拌混凝土中掺加粉煤灰可有效降低混凝土水化热，推迟并降低混凝土的最高峰值。掺与不掺粉煤灰的混凝土内部温度对比试验如下：在原材料相同、相同条件和相同水灰比情况下分别选用粉煤灰掺量为0、10%、20%、30%四个配合比进行试验研究。从对比试验中可以看出，掺加了粉煤灰的混凝土的温度均比不掺加的低，粉煤灰的掺量为20%的混凝土比不掺粉煤灰的混凝土在1～3天时温度低8～9℃左右，7天时温度低5.8℃。这充分说明粉煤灰对于降低混凝土的水化热是有效的，对于防止混凝土早期温度裂缝有很好的效果，特别是在大体积混凝土工程中更应广泛推广使用。

2.3强度增加

混凝土中掺加粉煤灰后，由于粉煤灰本身特有的性能可使水泥颗粒分散，使水泥充分水化，进而提高混凝土的密实度，增强水泥浆与骨料界面的粘聚力，从而提高混凝土强度，详细情况见1.2粉煤灰工作机理的②条。

2.4 耐久性提高

在粉煤灰混凝土硬化过程中，粉煤灰能有效减少混凝土内部温度上升速度和硬化初期的收缩，从而有利于混凝土内部结构的形成。从混凝土的抗渗性方面入手，对配合比号①和③的混凝土同时进行研究，分别制做了28天和60天的抗渗试块，标准养护室养护，其具体试验结果说明：养护28天后将试块放入抗渗仪中加压到0.6MPa时，①号中有1个试块有水泌出现象，经劈开后，其它5个试块水位渗透不高，抗渗性良好;而此时③号有2个试块有水泌出，劈开后，其它4个试块水位渗透不高。养护60天后，进行抗渗试验，加压至0.9MPa时①号抗渗试块中有2个有水泌出，经劈开后，其它4个试块水位渗透高度都超过试块高度的一半;③号加压至1.3MPa时有1个试块有泌水现象，劈开后其它5个水位渗透区域在1～2cm之间，抗渗性良好。这充分说明粉煤灰的活性能使水泥得以充分水化反应，粉煤灰混凝土耐久性较普通混凝土提高很多。

2.5 经济性

通过大量的实践证明，在混凝土中掺加粉煤灰有较大的经济效益，可节省15%～30%的水泥，减少能源消耗，降低混凝土单位成本，对目前我国有限的资源来说，混凝土中使用粉煤灰是利国利民的好事。

3.工程应用

河北省医院门诊楼为多层框架结构，构造底板的混凝土设计强度等级为C30，抗渗等级为P8。

3.1 原材料选用

水泥：采用42.5R普通硅酸盐水泥，该水泥为国家免检产品。

砂：选用中砂，细度模数为2.6～2.8，含泥量≤2%。

石子：选用5～25mm碎石，针片状含量≤3%。

粉煤灰：使用Ⅰ级粉煤灰，细度为9.6，烧失量为4.9，需水量比为95。

外加剂：选用MNC-P2泵送剂，掺量为2%，减水率达到21%。

3.2 配合比选用见下表

该工程一次性浇筑泵送混凝土900多m3，施工过程中甲方、施工单位、监理单位均对该配合比表示认可，对混凝土的顺利浇筑给予了很高的赞誉。经过28天养护后进行抗渗试验，加压至1.0 MPa时，抗渗试块表面无水泌出，做劈裂试验发现水位渗透均不超过10mm，该混凝土的抗渗性良好。

4.总结

总之，通过大量试验研究和实践证明，在等坍落度和28天等强度的条件下，掺加粉煤灰的混凝土与普通混凝土性能对比，在和易性、水化热、强度、耐久性等方面，都有较大的改善。

参考文獻：

[1]水中和，魏小胜，王栋民.现代混凝土科学技术[M].北京：科学出版社，2014.

[2]潘永杰.粉煤灰对混凝土抗压强度影响分析[J].山西交通科技，2014.

作者简介：

檀素丽（1973-），女，学士，高级工程师。主要研究方向：工程管理。