粉煤灰應(yīng)用解析.ppt

大摻量粉煤灰的應(yīng)用 美國(guó) SunshineSkywayBridgeinFlorida 在中度以上侵蝕環(huán)境中的橋梁上部結(jié)構(gòu) 包括預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的混凝土中 必須摻用粉煤灰 其中大體積混凝土中粉煤灰的摻量為18 50 佛羅里達(dá)州運(yùn)輸局規(guī)范S 3461983年修訂 加拿大礦產(chǎn)與能源技術(shù)中心 CANMET 大摻量粉煤灰混凝土 水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3摻引氣劑和高效減水劑 含氣量 5 6 混凝土的抗壓強(qiáng)度 28天30 40MPa90天40 501年50 60 加拿大海法市Purdy碼頭的沉箱樁采用HVFA混凝土1988 加拿大海法市一幢旅館兼辦公樓 鋼筋混凝土柱采用了HVFA混凝土1988 加拿大溫哥華的藝術(shù)家工作室 2001年建成 多倫多市約克大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)樓采用了HVFA混凝土 用 綠色 混凝土建造加州大學(xué)一座會(huì)堂配筋密集的剪力墻和大體積基礎(chǔ)美國(guó)DushyantManmohanandPKMehtaConcreteInternational July 2002 輔助膠凝材料的高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度發(fā)展特性 P Read G G Carette andV M MalhotraCANMET第二屆 高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用 國(guó)際研討會(huì)論文集 1990 拌合物的配合比 kg cm3 組分水膠比水水泥礦渣硅粉粉煤灰石砂 1CSSi0 291433151353511427442CS0 2813331716711457493C8Si0 271304493911497584C12Si0 271324275911397545CF0 2910215020012228116C0 271304851143762 新拌混凝土的性能 拌合物No 坍落度mm含氣量 單位重混凝土溫度 1CSSi2502 02403232CS1102 52411243C8Si2251 62422194C12Si2002 02403185CF2101 22439216C1552 0246423 摻 不摻粉煤灰混凝土的強(qiáng)度發(fā)展比較 試樣5和試樣6 8 321 933 754 769 580 797 5 44 452 558 570 185 094 6100 8 齡期試件 15 30cm 構(gòu)件 0 5 2 5 1 5m 1d3d7d28d91d182d365d 摻不摻摻不摻 24 329 952 187 592 198 2 38 750 849 057 276 280 286 5 大摻量粉煤灰混凝土 水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3摻高效減水劑 水膠比0 29混凝土抗壓強(qiáng)度 3天22MPa 試件 7天3428天5290天70365天100 大摻量粉煤灰混凝土 元寶山1級(jí)粉煤灰水泥150kg m3 粉煤灰200kg m3摻高效減水劑 水膠比0 30 0 38R3 30MPa R28 50MPa R1y 80MPa 粉煤灰混凝土的應(yīng)用 在公路工程建設(shè)中 自1994年以來(lái) 深 汕等四條近100km廣東高速公路中摻有粉煤灰20 40 取得明顯改善滑模攤鋪路面質(zhì)量 提高路面宏觀平整度 減少開裂 減小進(jìn)口設(shè)備損耗 降低水泥用量的綜合效益 粉煤灰混凝土的應(yīng)用 在建筑工程中 我們與北京城建集團(tuán)總公司構(gòu)件廠合作 在自密實(shí)混凝土中摻用30 45 粉煤灰作為增粘劑 保證了這種混凝土有足夠粘聚性 不致發(fā)生離析與泌水現(xiàn)象 而且可在數(shù)小時(shí)里幾乎沒有坍落度損失 滿足長(zhǎng)途運(yùn)輸后仍然能夠自密實(shí)的效果 該成果于1998年12月獲得北京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng) 大摻量粉煤灰在混凝土中的作用機(jī)理 水膠比的影響2 溫度的影響粉煤灰水化速率和程度3 水泥活性的影響含堿量 大摻量粉煤灰混凝土的應(yīng)用 直至今日 國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)有關(guān)粉煤灰混凝土的研究 都是在相同膠凝材料用量前提下 變化水泥與粉煤灰摻量 而不調(diào)整混凝土水膠比 以等坍落度評(píng)價(jià)拌合物的工作度 以檢測(cè)普通水泥混凝土的20 養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行比較研究 其結(jié)果必然是隨著粉煤灰摻量增大 水泥用量減少 混凝土的強(qiáng)度發(fā)展速率和抗碳化等耐久性能指標(biāo)下降 實(shí)際上 在骨料 粉煤灰的質(zhì)量改善的前提下 變化拌合物的水膠比 適當(dāng)調(diào)整混凝土拌合物的坍落度 完全可以配制出粉煤灰摻量大 強(qiáng)度發(fā)展?jié)M足工程要求 且其他性能優(yōu)異的高性能混凝土 大摻量粉煤灰混凝土 HFCC 將粉煤灰看作一個(gè)獨(dú)立組分 而不是水泥的替代品 以工程設(shè)計(jì)與施工及環(huán)境的要求為基準(zhǔn) 而不是以不摻粉煤灰的混凝土為基準(zhǔn) 進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 澆注和養(yǎng)護(hù) 目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中的摻量限制 例如25 對(duì)配制中低強(qiáng)度的混凝土來(lái)說(shuō) 恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的摻量 換句話說(shuō) 粉煤灰必須用大摻量 才能發(fā)揮良好的效果 現(xiàn)行規(guī)范摻量限制 水膠比必須低 而中低強(qiáng)度混凝土的水泥用量通常在350kg m3以下 這種條件下 即使摻用再好的減水劑 水灰比 水膠比 也只能在0 50左右 因?yàn)樵贉p小時(shí) 漿體體積就滿足不了填充骨料空隙并形成足夠厚度潤(rùn)滑層的需要 HFCC 當(dāng)摻加粉煤灰時(shí) 由于它比水泥輕 等重量替代水泥時(shí)可以增大膠凝材料的體積 所以可以使混凝土的水膠比降低 但是當(dāng)其摻量較小時(shí) 如規(guī)定的25 以內(nèi) 增大膠凝材料的體積有限 降低水膠比的作用也就有限 HFCC 采用超量取代法 代砂法的作用 實(shí)際上是增加膠凝材料總量 達(dá)到降低水膠比的目的 從而充分發(fā)揮粉煤灰的作用效果 激發(fā)粉煤灰活性 包括粉磨 摻激發(fā)劑等 的方法不如設(shè)法降低混凝土的水膠比為好 HFCC HFCC 加拿大CANMET配制的HFCC性能之所以優(yōu)異 正是因?yàn)樗谀z凝材料用量為350kg m3的條件下 粉煤灰占到57 以上 從而將水膠比降低到0 30左右獲得的結(jié)果 我們重復(fù)它的膠凝材料比例進(jìn)行試驗(yàn) 也得到類似的效果 HFCC HFCC不僅強(qiáng)度發(fā)展效果良好 而且各種耐久性能也十分優(yōu)異 由于能夠明顯降低水化溫升 也大大減小了混凝土早期出現(xiàn)開裂的危險(xiǎn) 是一種適用于除了早期強(qiáng)度要求非常高以外 能夠滿足各種工程條件 尤其是侵蝕性嚴(yán)酷環(huán)境需要耐久性良好的高性能混凝土 HFCC 拌合水 拌合物里的水越少 養(yǎng)護(hù)后的蒸發(fā)量也越小 因此干縮值也越小 大約拌合水每減少6Kg m3 可減小30個(gè)微應(yīng)變 HFCC的用水量可以顯著減小 如前面所述加拿大的研究中 僅為102Kg m3 比一般的高性能混凝土要少30 40Kg m3 比普通混凝土就少得更多了 因此干縮可以大大減小 HFCC 例如公路路面板 橋面板就是這樣一類結(jié)構(gòu) 不僅工作環(huán)境嚴(yán)酷 而且需要耐磨性良好 大摻量粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度大 恰好滿足了這樣的要求 強(qiáng)度和耐磨性隨著時(shí)間不斷增長(zhǎng) HFCC 但是目前的耐磨性試驗(yàn)不適宜于判斷這種混凝土的耐磨性 因?yàn)橥ǔ＞驮?8天齡期進(jìn)行快速耐磨試驗(yàn) 用鋼球在試件上快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磨耗量來(lái)評(píng)價(jià) 這也說(shuō)明 推廣新材料 新技術(shù)需要伴隨試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的改進(jìn) 工作度評(píng)價(jià) 試件養(yǎng)護(hù) 粉煤灰的分級(jí) 對(duì)粉煤灰在混凝土中的廣泛應(yīng)用很不利 1 現(xiàn)行評(píng)價(jià)方法不能反映混凝土拌合物澆注 振搗成型時(shí)工作度的優(yōu)劣 2 不同場(chǎng)合對(duì)粉煤灰的要求不一樣 不可能用幾個(gè)檢驗(yàn)指標(biāo)簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)其對(duì)混凝土性能的影響 3 人為提高了使用費(fèi)用 4 大量 低等級(jí) 和 等外 粉煤灰不能應(yīng)用于混凝土 浪費(fèi)資源 對(duì)環(huán)境保護(hù)不利 粉煤灰的品質(zhì) 1 燒失量 燒失量大 需水量明顯增大 影響水膠比作用顯著 但保水性較好 2 細(xì)度 影響使用效果不顯著 3 含鈣量 高鈣灰 含鈣大于10 通常適用于約束較大的混凝土 如鋼筋混凝土 氣溫較低的季節(jié) 粉煤灰品質(zhì)的穩(wěn)定 是制約粉煤灰在結(jié)構(gòu)混凝土中廣泛應(yīng)用的首要因素 選擇來(lái)源時(shí)要首先考慮 其次才是品質(zhì)的優(yōu)劣本身 可以通過(guò)改變外加劑的品種和摻量 以及粉煤灰的摻量等來(lái)滿足要求 對(duì)材料品質(zhì)穩(wěn)定性的重視程度 體現(xiàn)一個(gè)企業(yè) 一個(gè)行業(yè)從小生產(chǎn)水平向現(xiàn)代工業(yè)化水平轉(zhuǎn)變的標(biāo)志 HFCC的局限性 1 粉煤灰 水泥 化學(xué)外加劑之間存在相容性問題 表現(xiàn)為混凝土水膠比降低的幅度 一般來(lái)說(shuō) 當(dāng)水膠比超過(guò)0 40時(shí) 使用效果就可能明顯波動(dòng) 2 大摻量粉煤灰混凝土中的水泥用量少 水泥質(zhì)量的波動(dòng)會(huì)明顯影響使用效果 3 粉煤灰摻入混凝土有許多重要作用 是其高附加值的利用途徑 但是運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)不僅增加粉煤灰使用費(fèi)用 也給工程應(yīng)用帶來(lái)困難 HFCC凝結(jié)較緩慢 水膠比越大 凝結(jié)越緩慢 操作完后須及時(shí)覆蓋 避免水分大量蒸發(fā) 塑性收縮顯著 現(xiàn)場(chǎng)施工為加快模板周轉(zhuǎn) 需要及早拆模 HFCC過(guò)早暴露 水分蒸發(fā) 影響強(qiáng)度發(fā)展和滲透性降低 這說(shuō)明 HFCC的水膠比要明顯降低 才能獲得良好的應(yīng)用效果 在水泥活性高 特別是氣溫和混凝土溫度較高時(shí) 就不存在上述現(xiàn)象 現(xiàn)今散裝水泥的溫度降不下來(lái) 所以結(jié)構(gòu)混凝土 尤其尺寸斷面較大時(shí) 有必要采用HFCC 然而試驗(yàn)時(shí)試件尺寸小 反映不了結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況 HFCC的局限性 使用HFCC注意問題 1 配制混凝土的骨料級(jí)配良好 以減小空隙率 利于水膠比降低 保證使用效果 2 必須采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)拌合這種混凝土 以保證其均勻性 3 配制與澆注時(shí)不能因?yàn)楦杏X粘稠而增大水膠比 造成離析 粉煤灰上浮 4 混凝土澆注后 要盡早噴灑養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋外露表面 但不應(yīng)噴霧或澆水養(yǎng)護(hù) 大體積混凝土 優(yōu)化混凝土配合比 在滿足強(qiáng)度 耐久性前提下 盡量少水泥 多粉煤灰 使用緩凝高效減水劑