粉煤灰在嚴寒地區(qū)水利工程中的應(yīng)用淺析

郭淑婷（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊830000）

1 前言

新疆北部一流域是我國唯一流入北冰洋的河流，源出我國阿爾泰山西南坡，河流全長4256Km，流域面積162 萬Km2；號稱新疆第二大河流。

該流域上游水量充沛，落差集中，蘊藏著豐富的水能資源，計劃在鄂木斯克以上修建12 個梯級電站，總裝機440 萬Kw，年發(fā)電量152 億Kw·h?，F(xiàn)在已修建3 座電站。另外還實施了500Km 的長距離供水水利工程。

筆者多年從事嚴寒地區(qū)水利工程材料質(zhì)量管理工作，根據(jù)工作實際就粉煤灰在嚴寒地區(qū)水利工程中的應(yīng)用研究，提出一些看法，以供參考。

2 粉煤灰在嚴寒地區(qū)水利工程中應(yīng)用試驗研究

2.1 粉煤灰

它是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細顆粒粉末。按排放方式分為干排灰及濕排灰；按收集方法分為靜電收塵灰及機械收塵灰。干排灰含水量小，活性降低較少，質(zhì)量較好；靜電收塵灰顆粒細，質(zhì)量好（1）。我工程均采用靜電收塵式干排灰。

2.2 原材料

原材料的質(zhì)量對混凝土質(zhì)量及混凝土板質(zhì)量都有很大的影響。

①膠凝材料：水泥強度的波動將直接影響混凝土的強度。試驗選用屯河牌32.5R 普通硅酸鹽水泥，它是新疆名牌產(chǎn)品，質(zhì)量信得過，性能穩(wěn)定，其堿含量不超過0.6%。

②粗骨料：各級石子超遜徑顆粒含量的變化將改變混凝土級配的改變，并影響混凝土拌合物的和易性。試驗選用某料場小石：粒徑5～20mm；超 徑2.3%，遜 徑4.1%，針 片 狀 含 量8.4%，含泥量0.8%。

③細骨料：試驗選用某料場砂細度模數(shù)3.0～3.1，含泥量2.1%。砂、石料的選用符合“水工混凝土施工規(guī)范”技術(shù)標準。

④摻合料：粉煤灰在混凝土中具有火山灰活性作用，它吸收氫氧化鈣后生成碳酸鈣凝膠，成為膠凝材料的一部分；微珠球狀顆粒具有增大砂漿及混凝土流動性、減少泌水、改善混凝土和易性的作用；粉煤灰的水化反應(yīng)很慢，它在混凝土中長期以固體顆粒形態(tài)存在，具有填充骨料空隙的作用，可提高混凝土密實性。試驗選用獨山子熱電廠Ⅰ級粉煤灰，含水率不大于0.3%（標準值不大于1.0%）。

⑤拌合水：砂石骨料含水量的變化對混凝土的水灰比影響極大，粗細骨料含水量超標是混凝土產(chǎn)生毛細孔及細微裂縫的主要原因并會使混凝土強度、耐久性變差。

⑥外加劑：試驗選用高星牌RH-2 高效早強減水劑，飛云牌AE 引氣減水劑。外加劑摻量按1m3混凝土膠凝材料中的水泥+粉煤灰用量之和計算。RH-2 的摻量0.4%。AE 的摻量0.35/萬（室內(nèi)試驗摻量）

工地實際摻用量為：RH-2 摻量不變；摻20%粉煤灰的混凝土AE 摻量0.49/萬，摻25%粉煤灰的混凝土AE 摻量0.75/萬。

2.3 試驗結(jié)果

①混凝土抗壓強度試驗情況

工地現(xiàn)場從拌和機取樣做了不同齡期抗壓強度試驗，見表1。

表1 混凝土抗壓強度試驗結(jié)果

同時對混凝土預(yù)制板做了回彈強度檢驗，測得摻25%粉煤灰混凝土板3 天回彈強度為15.5Mpa。試驗結(jié)果表明，摻20～25%粉煤灰后完全可以滿足設(shè)計標號要求。

②混凝土抗凍、抗?jié)B試驗情況

對摻用25%粉煤灰混凝土做了抗凍、抗?jié)B試驗，結(jié)果見表2。

摻用25%粉煤灰混凝土抗?jié)B標號不僅滿足W6 的設(shè)計標號而且超過設(shè)計標號，混凝土預(yù)制板的抗?jié)B、抗凍性能均有提高。

表2 混凝土抗凍、抗?jié)B試驗結(jié)果

3 粉煤灰在嚴寒地區(qū)水利工程中的應(yīng)用

工程所在地土壤含堿較高，堿是混凝土及混凝土制品的最大殺手。為抑制堿—硅酸鹽活性骨料反應(yīng)，提高混凝土及混凝土板的耐久性和使用壽命，考慮添加粉煤灰。粉煤灰是火力發(fā)電廠的工業(yè)廢渣，是一種常用的摻合料，在混凝土中添加粉煤灰摻合料可以節(jié)約水泥，改善混凝土性能，使其成為高性能混凝土、綠色混凝土[1]。在十幾年的水利工程建設(shè)中，我們對粉煤灰是逐步地了解認識、引入使用直到推廣應(yīng)用。本文以摻用粉煤灰生產(chǎn)混凝土板試驗來闡述粉煤灰的作用。

3.1 工程所需粉煤灰的質(zhì)量要求

根據(jù)《水工混凝土中摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-2007，工程所需粉煤灰等級及其品質(zhì)指標見表3。

表3 粉煤灰的等級及其品質(zhì)指標

根據(jù)本地區(qū)工程的特點：氣候嚴寒，最低溫度達-48℃，最高溫度達40℃，晝夜溫差大，同時氣候干燥且風(fēng)大。如此嚴酷的氣候條件要求本地區(qū)的水工混凝土的強度、抗凍、抗?jié)B等指標較高。要求選用C20 以上的混凝土強度等級，相應(yīng)的均選用Ⅰ、Ⅱ級粉煤灰。

3.2 工程采用混凝土配合比

某工程用混凝土預(yù)制板設(shè)計標號為：抗壓強度R28 為20MPa、抗?jié)B標號W6、抗凍標號F200。摻20%粉煤灰使用1#混凝土配合比，摻25%粉煤灰使用2#混凝土配合比，其配合比各種材料用量見表4。

3.3 對混凝土拌和物的影響

經(jīng)過試驗觀察，當摻20～25%粉煤灰后其混凝土拌和物的均勻性、粘聚性、和易性、泌水情況均有改善，優(yōu)于不摻粉煤灰混凝土拌和物。見表5。

表4 混凝土配合比

表5 混凝土拌和物影響結(jié)果

3.4 對混凝土板收光摸面的影響

不摻粉煤灰普通混凝土預(yù)制板抹面收光通常要經(jīng)三次：一次抹平，稍后二次收光，三次收光。摻用粉煤灰的混凝土由于增加了粘聚性，在抹平收光過程中較易收光，省時省力，改善了混凝土抹平收光的質(zhì)量。

3.5 對混凝土板拆模和碼放時間的影響

摻粉煤灰混凝土拆模時間隨粉煤灰摻量增加略有減緩。在某料場10 月上旬氣候條件下(白天氣溫10～20℃)尚能拆模兩次。若在夏季炎熱氣候條件下施工摻用粉煤灰混凝土，因混凝土和易性和保水性能的提高，對其混凝土的質(zhì)量震搗成型也將好于普通型。

拆模時間，摻20%粉煤灰預(yù)制混凝土板約需2.5～4 小時；摻25%粉煤灰預(yù)制混凝土板約需4～5 小時(當時氣溫為中午18～21 ℃，早晚13～17℃)。

碼放混凝土預(yù)制板的時間必須在混凝土終凝且達到一定強度后才能進行，不摻粉煤灰混凝土大概需要36～40 小時，而摻用25%粉煤灰后需延遲約7～8 小時，因而增加占用場地時間，需要有足夠的制板生產(chǎn)場地。

3.6 粉煤灰防止堿骨料反應(yīng)

針對我工程所在地骨料中含有活性骨料并超過一定數(shù)量，必須采取相應(yīng)的措施來防止堿骨料反應(yīng)。除控制水泥含堿量，選用低堿水泥外，還應(yīng)采用：

在水泥中摻入粉煤灰來抑制堿骨料反應(yīng)的發(fā)生或減小其膨脹率。

采取防止外界水分滲入混凝土內(nèi)部的措施，如混凝土表面防護等。

采用混凝土中摻入粉煤灰時與減水劑、引氣劑等外加劑同時摻用的雙摻技術(shù)。減水劑的摻入可以克服某些粉煤灰增大混凝土需水量的缺點，引氣劑的摻用可以解決粉煤灰混凝土抗凍性較低的問題，在低溫條件下施工時宜摻入早強劑或防凍劑。

4 結(jié)語

根據(jù)試驗研究和在嚴寒地區(qū)水利工程的應(yīng)用實踐表明：

①摻用20～25%粉煤灰混凝土拌和物在和易性、粘聚性、收漿抹面等情況都有明顯的改善。同時，采用摻25%粉煤灰混凝土可降低生產(chǎn)成本，按招標文件計算比不摻粉煤灰普通混凝土預(yù)制板每m3可節(jié)省13.63 元，按混凝土預(yù)制板總量30萬m3計算就可節(jié)省投資400 萬元以上。

②加強對粉煤灰混凝土的早期現(xiàn)場養(yǎng)護，保持濕潤，避免混凝土板早期干燥、收縮裂縫，保證灑水覆蓋養(yǎng)護不少于21 天。

③摻用粉煤灰后由于凝結(jié)時間和碼放板時間的延緩，需要考慮有較大的制板場地。

④建議粉煤灰的供應(yīng)商按實際拌和用量來包裝，以便直接投料，避免造成環(huán)境污染?；蚺c水泥廠家聯(lián)系，粉煤灰在水泥廠摻入更能保證其混凝土的拌和質(zhì)量。

⑤合理利用粉煤灰有利于保護環(huán)境，降低建筑業(yè)能耗，獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

[1]《水工混凝土中摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-2007