淺談高鈣粉煤灰在現(xiàn)代混凝土中的應用

何士成

(安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232001)

0 前 言

高鈣粉煤灰混凝土是綠色建筑材料領域研究的重要方向。將工業(yè)廢渣性質(zhì)的高鈣粉煤灰應用于混凝土行業(yè)中，不僅可以解決其難處理的問題，而且可以降低水泥基材料所需能耗、減小環(huán)境污染。高鈣灰作為一種較為理想的混凝土摻和料，引起了國內(nèi)諸多學者的研究與討論。李小兵[1]通過改變高鈣灰的摻量，研究其對水泥混凝土力學性能、抗?jié)B性能和抗凍性能的影響，試驗結(jié)果表明高鈣灰混凝土早期強度優(yōu)勢明顯，抗?jié)B性能與抗凍性能比常規(guī)混凝土效果更佳。趙輝[2]研究了粉煤灰品質(zhì)對混凝土多項性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高鈣灰混凝土在同齡期抗壓強度優(yōu)于低鈣灰混凝土，且抗碳化與抗氯離子滲透效果更佳。

目前，高鈣灰的處理工藝與技術革新落后于低鈣灰，導致人們對高鈣粉煤灰的認識不夠充足。為探究高鈣灰是否能在建材領域得到很好的利用，本文主要結(jié)合高鈣粉煤灰品質(zhì)、施工關鍵點及其具體試驗案例探討下其在現(xiàn)代混凝土中的應用。

1 高鈣粉煤灰的品質(zhì)

高鈣粉煤灰(見圖1)大多是褐煤和次煙煤經(jīng)粉磨和燃燒后,從煙道氣體中收集到的粉末。其顏色多為淺黃色或淺灰色，含碳量越高其顏色越深，因此，可以從顏色上初步判定粉煤灰的含碳量高低。此外,與低鈣粉煤灰(見圖2)相比，高鈣粉煤灰的需水量更低、活性更高、燒失量更低且具有可自硬特征。

圖1 高鈣粉煤灰

圖2 低鈣粉煤灰

因為高鈣粉煤灰的氧化鈣含量≥10%，較高的游離氧化鈣含量的存在會給水泥或混凝土帶來體積安定性不良等問題，如若粉煤灰的摻量過大，高鈣灰內(nèi)所含的游離CaO在水泥水化后期有大的膨脹，對混凝土強度增長起抑制作用。所以，在使用高鈣粉煤灰作為水泥混合材料或者混凝土摻和料時，要控制好其用量，摻量一般不超過20%。除此以外，在使用高鈣粉煤灰時，也要注意控制其細度，因為高鈣粉煤灰的活性主要來自于其內(nèi)部的玻璃微珠顆粒，為保證水泥基材料的活性不丟失，在實際工程中，要求高鈣粉煤灰45 μm 篩篩余控制在7%～12%。

2 高鈣粉煤灰的施工關鍵點

2.1 施工前

1)要對運載環(huán)境進行干燥，防水處理，保證其運載環(huán)境的干燥；若長時間不用粉煤灰，將其置于密封環(huán)境，防止結(jié)塊。

2)準確計算出拌和混凝土所需高鈣粉煤灰質(zhì)量，優(yōu)選低水灰比。

3)高鈣粉煤灰使用前，現(xiàn)場應安排相應人員試驗確定所使用粉煤灰的細度、燒失量及需水量。

2.2 施工中

1)摻入高鈣粉煤灰后，應對混凝土干拌料進行充分干拌，保證高鈣粉煤灰在干拌物中的均勻性，加入水后，其攪拌時間也應比常規(guī)攪拌混凝土延長30 min以上。

2)高鈣粉煤灰的摻量過大時，會導致所制混凝土出現(xiàn)緩凝,適當延遲拆模時間。

3)考慮高鈣粉煤灰給混凝土造成的不安定性，養(yǎng)護過程要注意恒溫恒濕。

2.3 添加減水劑的注意事項

1)加入減水劑前應先確定其種類，最大程度上提高高鈣粉煤灰混凝土的和易性與耐久性，并檢測減水劑與高鈣粉煤灰的適應性。

2)在確定設計配合比與減水劑種類基礎上，試驗人員應再次通過試驗確定最佳的減水劑含量，保證混凝土的經(jīng)濟性。

3 具體試驗案例

3.1 材料與配合比

以下試驗案例通過固定粉煤灰摻量(20%)，研究高鈣粉煤灰、低鈣粉煤灰對砂漿強度及凝結(jié)時間的影響。具體材料為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，購自安徽海螺水泥有限公司；CaO含量為12%與6%的粉煤灰，購自河北宗潤礦產(chǎn)品有限公司；細度模數(shù)為2.68的淮河河砂；普通自來水。具體配合比見表1。

表1 配合比 單位：g/100 g

3.2 試驗方法與結(jié)果

使用維卡儀，根據(jù)ASTM C191[3]測試表1所示各組凈漿的凝結(jié)時間。根據(jù)ASTM C348[4]，將新拌砂漿澆筑至40 mm×40 mm×160 mm棱柱體模具中，4個試件為一組，標準養(yǎng)護(溫度23℃±2℃、相對濕度≥95%)至指定齡期，分別使用抗壓試驗模具，測試各組砂漿抗壓，報告平均值。試驗結(jié)果見圖3～4。

圖3 凝結(jié)時間

圖4 抗壓強度

試驗結(jié)果表明，加入粉煤灰會降低砂漿抗壓強度。與基準組相比，粉煤灰試驗組在齡期28天時，抗壓強度分別降低了21.85%(低鈣粉煤灰)、5.79%(高鈣粉煤灰)?？傮w而言，摻入高鈣粉煤灰比低鈣粉煤灰力學強度損失較低。在凝結(jié)時間方面，圖中表明高鈣粉煤灰與低鈣粉煤灰的摻入都會對砂漿起緩凝作用。終凝時間分別延長了15 min(低鈣灰)、23 min(高鈣灰)，但對砂漿的正常使用影響不大，滿足使用要求。

4 結(jié) 論

1)高鈣灰在實際應用中應控制其摻量，一般不超過20%，可搭配合理減水劑使用。

2)高鈣灰在使用前要保證其所處環(huán)境干燥，制備好的高鈣粉煤灰混凝土養(yǎng)護期間要注意恒溫恒濕。

3)高鈣灰的摻入會造成混凝土的輕度緩凝，與低鈣粉煤灰相比，其造成的混凝土強度損失更低。

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