粉煤灰在黃河東安樁壩混凝土中的摻和技術及應用

摘要：黃河東安灌注樁壩施工中，為了解決混凝土離析現(xiàn)象，避免斷樁，在混凝土中摻和了粉煤灰，應用粉煤灰的性能，改善了混凝土的和易性，增加混凝土的稠度，保證了樁壩質量。同時減少了水泥用量，降低了工程成本，獲得了明顯的經(jīng)濟效益。經(jīng)實際應用證明，水利工程水下混凝土中摻和粉煤灰，效果良好，可以作為同類工程設計的參考依據(jù)。

關鍵詞：粉煤灰混凝土摻和應用

黃河下游防洪基建工程中的堤防加固、河道整治工程，如混凝土灌注樁壩、混凝土防滲墻、砂袋壩等施工均采用水下導管澆注法。導管施工法首先要求混凝土拌和物達到較強的和易性。在保證質量的前提下為使混凝土拌和物在導管中靠自重作用產生流動，并均勻、密實地填滿槽孔，同時保證混凝土拌和物的粘聚性，避免離析，杜絕斷樁，改善混凝土的和易性至關重要。河南省焦作東安灌注樁壩，是黃河下游河道整治新結構護岸(灘)型工程，經(jīng)過分析研究和調配試驗，在混凝土施工中，采用了粉煤灰摻和技術，完成了灌注樁1820顆，長52780m，混凝土方量26530m3。經(jīng)檢測，強度滿足設計要求，保證了樁壩質量，減少了水泥用量，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

一、粉煤灰的摻和技術

1．粉煤灰的主要成分及性能粉煤灰為粒徑1～50μm的微細玻璃體球形顆粒，以sIo2為主要成份，含有少量的K2o、Na2O，是優(yōu)良的活性混合材料。

2．粉煤灰的選擇 (1)技術指標燒失量＜8%，含水量＜1%，so3含量＜3%，細度(用80μm方孔篩篩余)＜8%，需水性(粉煤灰凈漿標準稠度需水量，以重量計)＜50%，28d抗壓強度(與不摻粉煤灰水泥硬練膠砂28d抗壓強度之比)＞75%。 (2)級別與選用粉煤灰分I、II、III共3個級別。為保證混凝土質量，達到國家標準(GB1956－79)規(guī)定的技術指標，選用I級粉煤灰混合材料。由于粉煤灰屬水硬性混合材料，貯運粉煤灰時，必須注意防潮、防水，避免結塊，應隨用隨運。貯存期超過3個月，必須重新進行檢驗測定，符合要求方可選用。

3．粉煤灰摻量的原則根據(jù)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規(guī)程》的規(guī)定，摻粉煤灰混凝土配合比設計時，應以基準混凝土配合比為基礎，按等稠度、等強度、等級原則，用超量取代法進行調整。

4．粉煤灰摻用方法 (1)干法即在拌和混凝土時與水泥一齊加入，簡便易行，容易操作，黃河東安混凝土樁壩施工即采用干法。 (2)濕法將粉煤灰加入水中，拌制成漿狀，然后按定量加入，但粉煤灰中的水分應計算到混凝土的總用量內，此種方法施工較復雜，一般不宜采用。

5．摻和粉煤灰的混凝土配合比設計摻和粉煤灰混凝土的配合比設計按下列步驟進行： (1)首先按設計要求進行普通混凝土基準配合比的設計，然后按表1選擇粉煤灰取代水泥率(βc)。 (2)根據(jù)所選用的粉煤灰取代水泥率(βc)，計算出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc) mc＝ mco(1－βc) (3)按表2選擇粉煤灰超量系數(shù)(δc)。 (4)根據(jù)超量系數(shù)(δc)，求出每立方米混凝土的粉煤灰摻量(mf) mf＝δc(mco－mc) 式中：mf-每立方米混凝土的粉煤灰摻入量(kg)； δc-超量系數(shù)；mco-每立方米混凝土的水泥用量(kg)； mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(kg)。 (5)計算出每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和細骨料的絕對體積，求出粉煤灰超出水泥的體積，并扣除同體積的細骨料用量： ms＝mso－(mc/ρc＋mf/ρf－mso/ρc)ρs 式中：ms-每立方米粉煤灰混凝土的細骨料用量； ρc-細骨料的視密度； ρf-粉煤灰密度； mso-混凝土基本配合比細骨料用量； ρs-細骨料的視密度。 (6)粉煤灰混凝土的用水量，按基準配合比的用水量取用，粗骨料也同樣按基準配合比取用。即：mw＝ mwo mg＝mgo 式中：mw-每立方米粉煤灰混凝土的用水量；mwo-每立方混凝土基本配合比用水量；mg-每立方米粉煤灰混凝土粗骨料用量；mgo-每立方米混凝土基本配合比的粗骨料用量。 (7)根據(jù)計算的摻粉煤灰混凝土配合比，通過試配，在保證設計所需和易性的基礎上，進行混凝土配合比的調整。 (8)根據(jù)調整后的配合比，提出現(xiàn)場施工用的摻粉煤灰的混凝土配合比。

二、粉煤灰的摻和成果及應用

根據(jù)上述方法和步驟計算提出了東安混凝土灌注樁配合比，見表3。經(jīng)水利部黃河水利委員會基本建設工程質量檢測中心同意和該項目監(jiān)理部總監(jiān)許可，確定采用C20樁基配合比。黃河東安樁壩工程施工分兩期共4個標段，由4個施工單位施工，共1820顆樁，每顆抽檢一組混凝土試塊，經(jīng)28d抗壓強度試壓實驗，全部滿足設計值要求。該工程經(jīng)建設單位、設計單位、監(jiān)理單位、施工單位聯(lián)合驗收，驗收組肯定了該項技術；經(jīng)過對1820顆樁用美國研制的PAL打樁分析儀，進行高應變動力檢測，其質量全部達到B類(合格)樁以上，其中A類(優(yōu)良)樁達到98．8%。黃河東安樁壩灌注樁1820顆，水下混凝土方量26530m3，按配合比計算實際用了粉煤灰1061t，相應節(jié)約水泥用量1061t，兩者價格差額(水泥220元/t，粉煤灰120元/t)為100元/t，共節(jié)約資金10．61萬元。粉煤灰在混凝土中摻和技術，通過合理配比分析，既能改善水下混凝土拌和物的和易性，便于施工操作，避免斷樁，又能保證施工質量，同時減少了水泥用量，節(jié)約成本，經(jīng)濟效益比較顯著，在焦作黃河東安樁壩施工中，取得了良好的效果。水下混凝土工程施工不僅在黃河防洪工程的堤防加固、河道整治中大量存在，而且在路橋樁基等工程中也普遍存在。粉煤灰在混凝土中摻和技術具有廣泛的推廣應用價值，可作為同類工程設計的參考依據(jù)。