三级配大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比设计及应用.pdf

文章编号：1 0 0 7 — 0 4 6 X ( 2 0 1 3 ) 0 4 一 O 0 1 9 — 0 3 K ，＼ 粉煤灰 三级配大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比设计及应用 Pr o po r t i o n i n g De s i g n o f Th r e e - - Gr a d e Hi g h - — Vo l ume F l y As h Hi g h Pe r f o r m a n c e Co n c r e t e a n d The i r Ap p l i c a t i o n 闫弘 ( 新疆建筑材料研究院，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0 ) 摘 要 ：论述 了三级配大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比设计及工程应用。该三级配高性能混凝土主要 用于下坝体 面板工程 。在保证工程质量和保证混凝土强度 以及耐久性的前提 下，为求经济合理性 ，工程 配合比采用 P ． O． 4 2 ． 5 R 水泥和粉煤灰，通过大量配合比试验 ，优选出的性能优良的混凝土配合比，其粉煤灰掺量占胶 凝材料用量的 4 0 ％。通过严格施工工序、科学施工，使工程质量验收达到优 良。 关键词 ：三级配；大掺量粉煤灰 ；高性能混凝土 ；配合 比设计 ；工程应用 中图分类号 ：T U5 2 8 ． 3 3 文献标志码 ：A 0 前 言 某水库为双坝式引水，工程主要由拦河上坝、下坝、 泄洪冲沙闸、冲沙闸和引水闸组成。下坝推荐坝型为面板 堆石坝，最大坝高 1 7 ． 1 7 m。 l 高性能混凝土配合比设计要求 下坝推荐坝型为面板堆石坝，根据当地的气候条件， 混凝土强度等级要求为C 3 0 ，抗冻等级为 F 3 0 0 ，抗渗等级 为W8 ， 坍落度为5 0 ra m ~ 7 0 m m ， 混凝土最大含碱量~< 3 ． 0 k g ／ m 3 。 混凝土设计强度、耐久性指标均应满足s L 9 l 一2 0 0 8《 水工 混凝土结构设计规范》要求，施工工艺等要求应符合D L ／ T 5 1 4 4 --2 0 0 1《 水工混凝土施工规范》的要求。 1 ． 1 原材料的技术要求 本着节能减排。充分利用当地资源的原则，所用原材 料 9 0 ％以上均为当地材料，经检验所用原材料均应符合 G B ／ T 5 0 4 7 6 --2 0 0 8《 混凝土结构耐久性设计规范》的要求。 ( 1 ) 水泥。为新疆天山水泥厂P ． O ． 4 2 ． 5 R水泥， 性能 指标详见表 1 。 ( 2 )细集料。经筛分，取自该河的砂，细度模数为2 ． 9 左右，粒径为 0 ． 6 3 m m的筛孔的累计筛余量 6 8 ％属于 Ⅱ 表 1 水泥性能指标 区中砂，级配良好，而且砂质地较硬、洁净，含泥量为 1 ． 4 ％左右，吸水率为 1 ． 2 0 ％。 ( 3)粗集料。5 — 2 0 ra m粒径压碎指标值为 8 ． 0 ％，含 泥量为0 ． 8 ％，泥块含量 0 ． 4 ％，针、片颗粒含量为 6 ． 0 ％， 碱含量 0 ． 2 0 ％；2 0 ～ 4 0 ra m粒径压碎指标值为 9 ． 0 ％，含泥 量为 0 ． 4 ％，泥块含量 0 ． 2 ％，针、片颗粒含量为 9 ％，碱 含量 0 ． 2 0 ％；4 0 ～ 8 0 m m粒径压碎指标值为 6 ． 0 ％，含泥量 为0 ． 3 ％，泥块含量 0 ． 1 ％，针、片颗粒含量为 4 ． 0 ％，碱含 量 O ． 2 0 ％。 ( 4) 拌合用水。用水均取自工程所在地河流，经相关 部门化验，水质符合饮用水标准。 ( 5 ) 减水剂。新疆中科建材有限公司 N F 一 1 型萘系高 效减水剂。经对比试验，该减水剂减水率为 1 9 ． 5％，含气 量 2 ． 5 ％，氯离子含量 0 ． 0 0 5 ％，2 8 d抗压强度比为 1 2 5 ％， 与当地产水泥相容性好，坍落度经时损失为 1 0 m m 。 ( 6 )引气剂。新疆中科建材有限公司N F 一 3 混凝土引 气剂。经试验检验，该引气剂减水率为4 ． 5 ％，含气量3 ． 5 ％， 4 ／ 2 0 1 3 粉煤灰 l 9 氯离子含量 0 ． 0 0 5 ％，2 8 d 抗压强度比值为 9 5 ％。 ( 7 ) 活性矿物掺合料。苇湖梁火电厂 I级粉煤灰，其 颗粒成滚珠型，能增加混凝土和易性。其富含大量无定型 S i O ，能与水泥水化产物发生火山灰效应，生成 C —s — H 凝胶，减少集料下泌水，改善过渡区混凝土结构，提高混 凝土强度。 材料性能指标详见表 2 。 表 2 粉煤灰性能指标 密度／ g ， 指数 流 比 S ％ O3 1 ． 2 配合比试验 在保证混凝土强度和耐久性能的基础上，为了充分利 用当地粉煤灰资源 ，采用大掺量活性粉煤灰 ，就必须采用 低水胶 比。 ( 1 ) 水胶比及水泥用量。根据以往经验 ，由于强度等 级不高，本配合比采用水胶比为0 ． 4 ，粉煤灰等量取代水 泥，取代量为4 0 ％。由于粉煤灰密度较小，施工运输过程 中易产生浮浆，采取科学合理的搅拌，也是为了保证混凝 土密实性 、耐久性的重要措施⋯ 。 ( 2 ) 萘系高效减水剂。在不增加用水的情况下，为了 改善混凝土拌合物流变的性能，加入高效减水剂。本配 合比采用 N F — t 型萘系高效减水剂，减水率为 1 9 ． 5 ％。 ( 3) 引气剂。采用 N F 一 3 引气剂。为了增加混凝土的 抗冻性能，在混凝土中引入一定量的气体，来缓解冻胀压 力。资料显示，含气量应为 7 ％左右，但含气量每增加 1 ． 0 ％，混凝土强度就会降低3 ． O ％ 5 ． 0 ％。按照规范，有 抗冻要求的二级配混凝土含气量在 4 ． 5 ％左右，考虑到含 气量的损失，配置时要求在 5 ． 0 ％～ 6 ． 0 ％之间较为合适。 ( 4) 掺入活性矿物掺合料。当水胶比较小时，一部分 水泥不能水化。由于粉煤灰中含有大量的无定型活性 S i O ， 能和混凝土中的水化产物 C a ( O H ) 发生火山灰反应生成 c — s — H凝胶，增加其强度，所以在配制混凝土时，掺人活 性矿物掺合料等量或者超量取代水泥，同时，还能很好地 改善混凝土拌合物的工作性能。 1 ． 3 试验结果分析 从表 3 可以看出： 在相同水胶 比的情况下 ，混凝土早 期强度随着粉煤灰掺量的增加其降幅明显，掺量 2 0 ％、 3 0％、4 0％、5 0％、6 0 ％的混凝土分别比基准混凝土降 低了2 1 ． 9％、3 7 ． 4％、5 8 ． 2％、7 1 ． 1 ％、7 7 ． 8％；但随着 龄期的增长，由于火山灰效应的扩大，所以其 2 8 d 抗压强 度值增长较大，掺量 2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％、5 0 ％、6 0 ％ 混 凝土同比基准混凝土仅降低了6 ． 4 ％、1 0 ． 7 ％、1 9 ． 3 ％、 3 1 ． 8 ％、 3 6 ． 8 ％。有表4 可以看出：在同等条件下，随着粉煤灰掺量 的增加其含气量不断增加，2 8 d的弹性模量也在减小，但 减小幅度不大，与其强度发展规律一致；但随着粉煤灰掺 量增加，抗侵蚀系数先增加后减小，即在掺量 4 0 ％时出 现转折点；抗冻、 抗渗、 抗裂情况亦是如此，说明存在一 个最佳掺量问题。其最佳掺量在 4 0 ％左右 按规范要求， 当} 昆 凝土强度等级掺粉煤灰试样>掺矿渣试样 > 掺玻璃粉试样。 在满足工作性能、强度要求及耐久性的前提下，考虑适当 用低品位矿渣粉、磨细磷渣粉、玻璃粉等工业废渣作为砂 浆、混凝土等材料制备的优质掺合料，对缓解现有矿物掺 合料的供应紧张、 促进建筑材料的绿色化生产具有重要意义。 参考文献 [ 1 ]韦华，张召述，夏举佩，等． 磷渣制备c B c 复合材料的研究[ J ] ． 粉 煤灰， 2 0 0 7( 6 ) ： 2 2 ． 2 4 ． 【 2 ]陈豪立． 黄磷炉渣的综合* EJ ~ 4 k [ J ] ． 贵州化工， 1 9 9 9 ( 4 ) ： 7 - 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