374 粉煤灰在混凝土中如何應用？

作者：馬清浩

隨著我國電力事業的發展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，如果不將其利用將造成嚴重的環境污染。因此搞好粉煤灰的綜合利用，對減少工業廢渣對環境的污染，化害為利、變廢為寶及節約能源和自然資源等，都具有深遠的意義。

粉煤灰作為混凝土的摻合料，意義尤為重大，這不僅因為該項用途能大量利用粉煤灰，而且摻有粉煤灰的混凝土具有一系列的優點。如，可使混凝土后期強度高，干縮性小，和易性好，水化熱低，抑制堿集料膨脹，抗硫酸鹽腐蝕性能好等優點。

為加強建筑工程質量，增加企業經濟效益，我們在查閱有關文獻資料的基礎上，結合建設部推廣的“十大科技成果”，近幾年來重點對粉煤灰混凝土進行試配研究，在初步應用成功的基礎上，又開始了大面積的推廣應用，取得了較好的經濟效益和社會效益。

一、原材料的選用

（一）水泥、砂、石

根據混凝土不同強度等級選用32.5Ｒ，42.5Ｒ普通硅酸鹽水泥；細集料選用泉州金雞砂，細度模數為2.68～2.69，含泥量小于3.0％；粗集料選用人工破碎碎石５～31.5mm。

（二）外加劑

根據不同的混凝土工程要求，選擇早強減水劑、緩凝減水劑其品質符合GB8076—1997標準。

（三）粉煤灰

選用福州華能電廠的Ⅱ級粉煤灰，其化學成分和物理性能符合要求。

二、粉煤灰摻用方法及實踐效果

粉煤灰混凝土的配合比設計是以基準混凝土配合比為基準，按等稠度，等強度等級原則，經過室內幾十組系統復演性試驗提出了單摻（摻粉煤灰），雙摻（摻粉煤灰、減水劑），三摻（摻粉煤灰、減水劑、膨脹劑），根據不同混凝土工程的要求采用不同的摻用方法。

（一）粉煤灰在普通混凝土中的應用及效果

應用單一粉煤灰配制的混凝土即稱為單摻，單摻混凝土它的早期強度會有所降低，這主要是因為粉煤灰的二次水化反應一般在混凝土澆筑14ｄ以后才開始進行的，但它的后期強度發展正常，仍然可以達到設計要求。在普通混凝土中摻入粉煤灰，采用對水泥等量取代或超量系數試配方法。表１是基準混凝土和單摻混凝土的效果試驗。

從以上試驗結果可以看出，對Ｃ20的混凝土，部分的粉煤灰取代水泥量（粉煤灰摻量為18％），而水膠比較基準混凝土小，這對提高混凝土的強度、密實度及減少收縮都是有利的；其早期的強度比基準混凝土略低；后期強度有明顯的優勢提高。在常規施工中，其效果是比較好的。

三、粉煤灰在雙摻混凝土中的應用及效果

為適應當前工程工期較緊的需要，尤其是對一些重要的結構構件及制約工期的關鍵部位，實現混凝土早強是很有必要的。經過一系列的試配及工程試點，我們發現在摻有粉煤灰的混凝土中加入一定量的早強減水劑，不僅能增加其早期強度，也足以彌補摻入粉煤灰而混凝土的前期強度不足，還可再節省一定量的水泥。這是因為減水劑在粉煤灰混凝土中起了兩種作用，一是可以減少混凝土拌合水的用量，減少水灰比，提高混凝土中水泥的濃度；二是以減水劑為主的化學外加劑能使水泥中硅酸鈣水化所產生的Ca（OH）_２增多，有利于粉煤灰與Ca（OH）_２的二次水化反應，從而激發了粉煤灰的活性，加速提高了粉煤灰混凝土的早期強度。且其強度及和易性等主要性能指標都有不同程度的提高，表２是單摻、雙摻混凝土效果試驗。

從表２的試驗結果中可以看出，單摻粉煤灰混凝土與雙摻粉煤灰混凝土相比，雙摻粉煤灰其早期強度在減少水泥用量的情況下還有明顯的提高，與不摻入早強減水劑的粉煤灰混凝土相比，Ｃ45的強度等級的混凝土減少水泥用量41kg／ｍ^３（與單摻比），7ｄ的抗壓強度比為108％。由于雙摻混凝土能有效發揮粉煤灰的活性、有效地提高混凝土的力學性能、有顯著的經濟效益，更適宜大面積的推廣應用。

四、粉煤灰在三摻混凝土中的應用及效果

三摻混凝土，即在混凝土中摻用粉煤灰和減水劑時，再加入膨脹劑。膨脹劑作為外加劑摻入普通混凝土中（摻量10％～12％）能使硬化的混凝土產生適度微膨脹來補償混凝土的收縮，在有約束的條件下，在混凝土中建立0.2～0.MPa的應力，這一應力大致能抵消混凝土中產生的收縮應力，從而使混凝土不開裂或少開裂；同時，膨脹劑水化后產生的鈣礬石能不斷填充混凝土孔隙，改善混凝土的孔細結構，增加混凝土的密實性，膨脹劑的加入還能減少混凝土拌合物的泌水，但會使拌合物的坍落度損失增大。因此，在混凝土中摻用粉煤灰、減水劑、膨脹劑，由于這三種材料的互相作用，在一定的配合比條件下，顯著減少了混凝土拌合物的泌水，大大降低了混凝土中連通的毛細孔的含量；膨脹劑水化產生的鈣礬石和粉煤灰二次水化產物，使混凝土的密實性得到了明顯的提高；減水劑的摻入，提高了混凝土拌合物的流動性，提高了混凝土早期的強度，彌補了加入粉煤灰而使混凝早期強度下降的不足。以上幾種材料的相互作用，保障了混凝土的強度，提高混凝土的密實性與構筑物的抗裂性能。表３是雙摻混凝土、三摻混凝土效果試驗。