大掺量粉煤灰混凝土耐久性性能研究

大掺量粉煤灰混凝土耐久性性能研究　口　郭永新　（水电第十二工程局施工科研所浙江・建德３１１６００）　摘要：掺加活性激发剂提高粉煤灰混凝土中的粉煤灰早期活性，通过与普通混凝土对比试验，得出大掺量粉　煤灰混凝土的力学性能，耐久性能等方面的技术指标均有提高，为今后工程建设领域大量掺用粉煤灰提供一个　思路。　关键词：粉煤灰活性激发剂　耐久性　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００７—３９７３（２０１０）０９－００４・０３　中图分类号：ＴＵ７４　ｌ前言　表１试验用混凝土配合比（单位：ｋｇ／ｍ　）　配比　编号　耪攥灰　掺量　水泥　粉煤　灰　外加荆　砂　碎石　（掺重１．５％）　／　５．１３　５１３　．粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，　是工业“三废”之一，随着我国工业的发展，粉煤灰等排放量　将逐年增加，合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和　能源，而且能保护和治理环境。粉煤灰作为一种人工火山　括性澈　水　发荆（掺重ｉ％）　／　／　／　／　３．４２　木腔　比　０．５Ｏ　０．５Ｏ　ｎ５Ｏ　Ｏ５０　Ｏ．５Ｏ　０ｌ　０２　０３　Ｏ　２５　３０　４０２　２５７　２３９　Ｏ　９４　儿３　６４９　Ｉ１ｏ８　６６４　６６２　２Ｏｌ　ｌ７ｌ　Ｉ７Ｉ　１７Ｉ　１７１　ｌｌ８４　ｌｌ７９　灰质材料，在混凝土中掺用可以达到改善新拌混凝土和硬　化混凝土性能，提高混凝土质量的目的。考虑工程建设的　０４　３５　２２２　１３２　６５９　Ｉｌ７４　５１３　．０５　２５　２５７　９４　６６４　ｌｌ８４　５１３　．可持续发展和环境保护，迫切需要在混凝土工业中以辅助　胶凝材料大比例替代水泥，强调建筑材料本身的生态化，大　ｏ６　３０　２３９　１Ｉ３　６６２　１ｌ　５１３　１７１　３．４２　Ｏｊｏ　０７　３５　２２２　１３２　６５９　１１７４　５１３　．ｔ７ｌ　３．４２　Ｏ．５ｏ　掺量粉煤灰混凝土成为很有潜力的一个开发研究方向。《粉　３混凝土力学试验结果和分析　煤灰混凝土应用技术规范》中规定的用于钢筋混凝土结构　中粉煤灰取代水泥的最大限量抗冻融混凝土为２５％。本文　配比　编号　０１　０２　表２混凝土抗压强度试验结果　粉煤灰　掺量　０　２５　混凝土抗压强度（ＩｖｌＰａ）　３ｄ　１４．６　９　通过针对粉煤灰掺量为２５％～３５％的混凝土物理力学性能、　耐久性能性能进行试验研究，通过在高掺量粉煤灰混凝土　中添加高效引气减水剂和粉煤灰活性激发剂的方法改善其　７ｄ　２７．３　７．３．６　２８ｄ　３８　４　３９，　６０ｄ　４０．６　４］．６　９０ｄ　４１．７　４５．９　各项性能指标，配制大掺量粉煤灰混凝土以满足实际工程　质量要求的混凝土。　２试验用原材料及混凝土配合比　０３　３０　８．２　２２　３８．７　４１．９　４３３　０４　＂　７｜３　２０７　３５　３９．１　４１．０　０５　２５　１３．５　２６．１　柏３　４４．０　４６．７　２．１原材料　０６　０７　３Ｏ　３５　１１．８　ｌＯ．２　２４．８　２３．９　３９．６　３８．０　４２．８　４０．２　４４ｊ　４１．７　试验用水泥为江山虎山集团产Ｐ？０４２．５级水泥；粉煤灰　为宁波北仑电厂Ｉ级粉煤灰；细集料为兰溪本地生产的天然　４耐久性能试验结果及分析　４．１大掺量粉煤灰混凝土的抗渗性能　河砂，细度模数２．７：粗骨料为兰溪当地生产的轧制碎石　由表３可以看出，可以看出，掺入粉煤灰、引气型高效减　（５－３１．５ｒａｍ）；外加剂采用水电十二局科研所生产的ＢＬＹ引气　水剂能够显著提高混凝土的抗渗性能。掺加活性激发剂的高　型高效减水剂，粉煤灰活性激发剂采用自制无机盐复配的活　掺量粉煤灰混凝土表现出更好的２８天抗渗性能，掺用优质粉　性激发剂Ｊ．１。　煤灰和高效减水剂可以明显降低混凝土用水量，改善混凝土　２．２混凝土配合比　本次配合比设计采用体积法，混凝土强度等级为Ｃ３０，粉　拌合物的和易性，提高混凝土的密实性，减少其内部的空隙数　量和直径，尤其是减少混凝土泌水形成的毛细孔数量和密集　煤灰掺用超量替代，超量系数为１．１，设计混凝土坍落度为　８０士１　０ｍｍ。　于集料周边的气孔，从而提高了混凝土抗渗性能。其规律为　在粉煤灰掺量２５￣３５％情况下和活性激发剂后２８天抗渗性能　．。生　——斟协论坛・２０１０年第９期（下）——　高于普通混凝土。随着龄期的增长掺粉煤灰混凝土的抗渗性　４．３抗冲磨性能试验结果及分析　能还会增加。　表５抗冲磨性能试验结果　表３混凝土抗渗性试验结果　糟煤灰　活性激发剂　外加剂　龄期　抗冲膏强度　磨损率　配比编号　掺量　（掺量１％）　（参量１．５％）　（ｄ）　（ｈ，（ｋｇ／ｓ＇））　（％）　配比　粉煤灰　活性擞发剂　外加剂　渗透压力　恒　时问　平均溶透高度　０ｌ　Ｏ　／　，　２８　２．８５　０．１６　编号　掺量　（掺量１％）　（掺量１．５％）　（ＭＰａ）　（ｈ）　（ｒａｍ）　０１　０　／　／　１．２　２４　１０５　０２　２５　／　５．１３　２８　３．０９　０．１４　∞　３０　／　Ｓ．ｔ３　２８　２．９ｌ　０．１６　０２　２５　／　５．１３　Ｉ．２　２４　７８　０３　３０　／　５．１３　Ｉ．２　２４　６８　０４　３５　｜　５．１３　２８　２．８０　０．１９　ｏ５　２５　３．４２　５．１３　２８　３．２ｌ　０．１Ｊ　０４　３５　／　５．１３　１．２　２４　５，１　０６　３０　３．４２　５．１３　２８　３．１０　０．１３　０５　２５　３　４２　５．Ｉ３　１．２　２４　６６　０７　３５　３．４２　５．１３　２８　２．９９　Ｏ．１６　０６　３０　３　４２　５．Ｉ３　１．２　２４　５９　０７　３，５　３　４２　５．１３　ｌ＿２　２４　４９　一般来说，混凝土的耐磨蚀性能随着混凝土抗压强度的　４．２大掺量粉煤灰混凝土的抗冻融性能　增加而增加，选用硬质耐磨骨料和掺用微珠含量高的优质粉　表４快冻法试验试验结果　煤灰也会提高混凝土的抗冲耐磨性能。由表５看出随着粉煤　配比　糟煤灰　活性激发剂　外加剂　相对动弹横量（ＭＰ８）　灰掺量增加，混凝土抗冲磨性能下降。与普通混凝土相比，　编号　掺量　（掺量ｔ％）　（掺量１５ｏ次　１ｏ０次　１５０次　２００次　．５％）　掺加一定量粉煤灰后混凝土的抗冲磨性能有所提高。随着粉　冻融循环　璩融循环　冻融循环　珠融循环　０１　０　ｆ　｜　７０　３９　／　｜　煤灰掺量的不断加大增加，表现为混凝土抗冲磨强度降低，　０２　２５　／　５．１３　０４　８９　８２　７ｌ　磨损率变高，混凝土抗冲磨性能下降。掺加激发剂有效改善　∞　３０　／　５．１３　９ｌ　８５　７６　６２　大掺量粉煤灰混凝土抗冲磨性能。由表５可以看出，掺加活　０４　３５　／　５．１３　８８　８ｌ　７０　５７　性激发剂后，粉煤灰掺量为３０％的混凝土抗冲磨性能明显高　０５　２５　３　４２　５．１３　９５　９ｌ　８７　７７　于普通混凝土，掺量达到３０％时基本相同。考虑到粉煤灰混　０６　３０　３．４２　５．１３　９３　８８　８０　６９　凝土后期强度的增长，混凝土的抗冲磨性能仍然会有一定的　０７　３５　３．４２　５１３　９０　８４　７９　６５　提高。　由表４的试验结果可以看出混凝土的抗冻性能与是否掺　４．４抗硫酸盐类试验结果及分析　加引气减水剂有很大关系，普通混凝土在１　ｏ０次冻融循环后　表６抗硫酸盐类试验结果　相对动弹模数下降至３９％，抗冻性能极差。而掺用引气剂后　配比　耪煤灰　活性激发剂　外加剂　混凝土抗压强度（ＭＰａ．１５０ｄ）　强度变化率　混凝土抗冻性能显著提高，这是由于混凝土内部被引入大量　编号　掺量　（掺置１％）　（掺置１．５％）　浸于硫酸盐溶液中　浸于水中　（％）　球形气泡，减少了毛细孑Ｌ的数量，阻隔了毛细孔之间相互连通，　０１　Ｏ　／　／　３７．９　４２．９　－１３．２　在混凝土冻融时减少了毛细孔内的水分，极大地消解了混凝　０２　２５　／　５．１３　４５』　４＂／．４　－４．４　土内部产生的拉应力，同时气泡连接毛细孔壁产生的微笑裂　０３　３０　／　５．１３　４３　４４．５　—２　５　缝后，可减少裂缝尖端的应力集中效应，迟滞裂缝的扩展和连　０４　＂　／　５．１３　３９　７　４２．４　－６．８　通。　由表４可以看出，随着粉煤灰掺量的增加混凝土抗冻性　０５　２５　３．４２　５．１３　４５．９　４７．１　－２．６　能降低，这是因为随着粉煤灰掺量的增加，在相同水胶比下水　０６　３０　３　４２　５．１３　４４　７　４，５．６　－２．０　泥浆体体积增大，降低了单位体积内的含气量，影响了混凝土　０７　３５　３．４２　５．１３　４０．７　４２．８　－５．２　的抗冻融性能；随粉煤灰掺量的增加，水泥用量相对减少，此　时粉煤灰对混凝土的活性效应尚未充分发挥，所以随着粉煤　由表６看出掺用大掺量粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀性能　灰掺量的增加抗冻性能降低。掺加活性激发剂后，相同配合　显著提高，参量达到３０％时抗硫酸盐侵蚀性能最好，掺入活性　比的大掺量粉煤灰混凝土抗冻性能有了大幅提高。粉煤灰活　激发剂后抗侵蚀性能也有提高。这是由于粉煤灰的火山灰反　性激发剂的掺加能够使粉煤灰活性增加，粉煤灰的微粒结构　应，消耗了水泥混凝土中的氢氧化钙，避免和减少了混凝土中　改善了混凝土的孔结构，小孔增加，大孔减少，不连通孔增加，　生成二次钙矾石和石膏结晶产生的体积膨胀而引起的内应力，　连通孔减少，降低了游离水冻结时产生的膨胀压力和渗透压　同时粉煤灰改善了混凝土内部的孔结构和分布，也起到了抵　力，提高了混凝土的抗冻性能。　抗硫酸盐侵蚀的作用。　——斟协ｉ仑坛・２０１０年第９期（下）——　津秦客专桥涵工程沉降监测要求与方法　口　贾　军　（水利部河北水利水电勘测设计研究院天津３００２５０）　摘要：在现代高速铁路建设中，桥涵工程是高速铁路建设工程的重要组成部分，主要功能是为高速列车提供　平顺、稳定的桥涵上线路，以确保运营的安全和旅客乘坐的舒适，由于速度大幅提高，高速列车对桥涵结构的动　力作用远大于普通铁路桥涵。因此对高速铁路桥涵沉降监测提出了更高的要求，其最大的特点是：高精度。在　线下工程沉降监测之前对各施工单位提出具体要求和实测方法，充分做到事先控制。该文结合津秦客专桥涵工　程沉降观测的情况，阐述了沉降观测的要求和方法供参考。　关键词：高速铁路线下桥涵工程沉降监测要求与方法　中图分类号：ＴＵ７４　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００７－３９７３（２０１０）０９—００６－０２　１沉降变形测量的实施　１．１测量工作基本要求　ＤＳＺ０５　ＤＳ０５　ＤＳ１等同等级仪器，作业过程中，水准仪、水准尺　按《国家一、二等水准规范》（ＧＢ／Ｔ　１２８９７．２００６）要求进行外业　津秦客专高速铁路桥梁、涵洞沉降变形观测工作以结构　检测，并每年送国家法定专业计量单位鉴定１次：（２）各项限　物的垂直位移观测为主，津秦客专工程测量的高程系统采用　差按中华人民共和国国家标准ＧＢ／Ｔ　１２８９７－－２００６（国家一、二　１９８５国家高程基准。结构物的变形监测应建立的变形　等水准测量规范》执行。　监测网，基准点应充分利用铁三院交桩二等水准基点，并建立　１．２．２沉降监测点的主要精度要求　工作基点。根据津秦客专首级控制网的分布情况，沉降变形　（１）按国家一等水准测量的技术要求施测（按二等水准内　监测网加密点至少应与本工程首级高程网二个二等水准基点　业要求平差），仪器：ＤＳＺ０５　ＤＳ０５；（２）各项限差及精度指标按　联测，且使用时应做稳定性检测，一般情况下，工作基点稳定　中华人民共和国国家标准ＧＢ／Ｔ　１２８９７－－２００６￣国家～、二等水　性检测至少半年检测一次，存在区域沉降问题的区段，每季度　准测量规范》执行。　进行１次或根据需要加密检测周期，如果在两次复测期间，发　１．３基准点、工作基点和监测点布设要求　现工作基点变形超出２倍中误差应及时上报监理、建设单位　（１）基准点。要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，利　和评估单位，并提交观测资料，经核实后应对工作基点和变形　用设计提供的沿线二等水准基点；特殊情况下建立网时，　监测点的各期实测高程进行修正。无论是变形监测网观测还　每个的监测网应设置不少于３个稳固可靠的基准点，必　是建筑物沉降点观测，观测前对所使用的仪器和设备按规范　须确定与交接工程部位其它高程系统之间的换算关系，或所　要求应进行检验校正。　Ｉ．２测量等级及精度要求　１．２．１监测网精度等级要求　建网必须与设计提供的沿线二等水准基点进行连测。（２）　工作基点。要求埋殴在稳定区域，条件合适时，直接以二等水　准网基准点为工作基点。否则按照国家二等水准测量的技术　沉降观测网按国家二等水准要求观测，主要技术指标如　要求进一步加密工作基点，加密后的工作基点间距２００ｍ左　下：（Ｉ）按暂行规定二等水准测量的技术要求施测，仪器：　右，当布点难以满足稳定要求时，间距可适当放宽至３００～５００　５结论　硫酸盐侵蚀性优于普通混凝土，掺加活性激发剂后抗硫酸盐侵　（１）高掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量２５％～３５％）具有　蚀性能更高，粉煤灰掺量在３０％时抗硫酸盐性能最好。　较高的后期强度，主要取决于粉煤灰的减水效果和火山灰效　应，在掺用活性激发剂后强度增长明显。　（５）大掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量２５％一３５％）的混凝　土能够改善混凝土的和易性，降低水泥用量，特别是对泵送混　（２）高掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量２５％～３５％）在掺　凝土和有温控要求的大体积混凝土具有更大的好处。　用引起减水剂后，具有优异的抗渗性能和良好的抗冻性能，只　总之，大掺量粉煤灰可以降低水泥用量，改善混凝±和易　要采用优质粉煤灰以及配合比设计合理，保证养护条件同样可　性，降低混凝土的绝热温升。可以有效地削减温峰和推迟最高　以达到配制要求的混凝土抗冻耐久性。　温升出现的时间，对大体积混凝土的防裂和抗裂有利，同时混　（３）大掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量２５％～３５％）的抗　凝土徐变随龄期增长而变小，可以有效地较少混凝土的干缩。　冲磨性能与普通混凝土相当，掺加活性激发剂后抗冲磨性能优　大掺量使用粉煤灰可以达到改善新拌和硬化混凝土性能，提高　于普通混凝土。　混凝土质量，延长结构的使用寿命，有利于工程建设的可持续　（４）大掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量２５％－￣３５％）的抗　发展和环境保护。　———．西》　斛协论Ｉ云・２０１０年第９期（下）——