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粉煤灰混凝土配合比設(shè)計及應(yīng)用

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摘要:混凝土中摻適量的粉煤灰,能改善混凝土的性能,降低工程成本。重點探討不同品質(zhì)的粉煤灰在取代或超代水泥配制混凝土的原材料選擇,粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計及施工注意事項。列出不同強度等級要求的粉煤灰混凝土與普通混凝土的參考配合比。   關(guān)鍵詞:粉煤灰;混凝土;配合比設(shè)計;施工注意事項;原材料選擇   混凝土中摻人適量的粉煤灰,既可降低工程施工成本,改善混凝土的和易性、可泵性,增加混凝土的黏性,減少混凝土離析與泌水,又可使混凝土的凝結(jié)時間相對延長,坍落度損失減小,降低水化熱,減少或消除混凝土中堿集料反應(yīng)的危害。但也存在粉煤灰品質(zhì)波動大,混凝土早期強度偏低的缺點。若在配合比設(shè)計時,對原材料、粉煤灰取代率及超摻量系數(shù)作正確選擇,其混凝土能滿足設(shè)計施工要求。本文論述橋梁結(jié)構(gòu)中C25灌注樁、承臺,C30墩帽及墩身,C40、C50后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的粉煤灰混凝土配合比設(shè)計,原材料選擇及施工注意事項。   1 原材料   粉煤灰:用于混凝土的粉煤灰按其品質(zhì)分為I、Ⅱ、Ⅲ3個等級,主要技術(shù)指標(biāo)見表1。       橋梁結(jié)構(gòu)混凝土配合比設(shè)計時,選擇I、Ⅱ級粉煤灰,其中I級灰用于強度大于40 MPa的混凝土,Ⅱ級灰用于混凝土強度等級小于C30的樁基、承臺、立柱、墩臺帽工程。 粉煤灰活性:粉煤灰越細,比表面積越大,粉煤灰的活性就越容易被激發(fā),因此,所用粉煤灰越細,混凝土早期強度越高、耐久性越好。   粉煤灰燒失量對需水性影響顯著,隨粉煤灰燒失量增加,粉煤灰的需水量增加,當(dāng)燒失量大于10%時,粉煤灰對流動擴展度無有利作用;粉煤灰含碳量增高,燒失量增大,在混凝土攪拌、運送、成型過程,粉煤灰更容易浮到表面,影響混凝土的外觀與內(nèi)在質(zhì)量。另外,由于燒失量增大,還會降低減水劑的使用效果。   需水量與粉煤灰的細度、燒失量也有一定的關(guān)系,一般來說粉煤灰需水量越小,對混凝土性能越有利。粉煤灰越細,需水量越?。粺Я吭酱?,需水量也越大。所以粉煤灰的需水量指標(biāo)可以綜合反映出粉煤灰的性能。   含水量過高,會降低粉煤灰的活性,直接影響使用效果。 SO3含量影響混凝土的強度增長極限和凝結(jié)時間,同時粉煤灰中SO3 含量過多還可能造成硫酸鹽侵蝕。   水泥:混凝土強度等級小于C30時,選用32.5或42.5的普通硅酸鹽水泥;混凝土強度等級大于C30時,選用42.5或52.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。   黃砂:滿足Ⅱ類砂要求的條件下,優(yōu)先選擇級配良好的江砂或河砂。因為江砂或河砂含泥量少,砂中石英顆粒含量較多,級配一般都能滿足要求。山砂中含泥量較大,且含有較多風(fēng)化顆粒,一般不能使用。砂的細度模數(shù)控制在2.4 3.0,其中C50混凝土用砂的細度模數(shù)宜控制在2.6—3.0,因細度模數(shù)小于2.5時,C50混凝土拌和物顯得太黏稠,施工中難于振搗,泵送較困難。砂的細度模數(shù)大于3.0時,容易引起新拌混凝土在運輸澆筑過程中離析及保水性能差,從而影響混凝土內(nèi)在和外觀質(zhì)量。   碎石:粗集料的強度、級配、顆粒形狀、表面特征、雜質(zhì)的含量、吸水率對混凝土強度及耐久性有著重要的影響。所用碎石應(yīng)滿足Ⅱ類碎石技術(shù)要求。碎石的壓碎值通常被用來間接地判定巖石的強度,混凝土的強度等級與巖石抗壓強度及碎石壓碎值關(guān)系見表2。       碎石宜選擇連續(xù)級配碎石,單粒級碎石易引起混凝土離析。C40以下混凝土宜選擇最大粒徑不大于31.5 mm碎石,粒徑過大會引起混凝土在運輸、澆筑過程中的離析。C40以上的混凝土,碎石最大粒徑不宜大于25 mm。因為C40以上混凝土水泥漿較富余,而大粒徑集料比同質(zhì)量小粒徑集料表面積小,其與砂漿粘結(jié)面積小,粘結(jié)力低且混凝土的均質(zhì)性差,所以用大粒徑集料不可能配制出高強度混凝土。   粗集料的顆粒形狀、表面特征對混凝土的粘結(jié)性能有一定的影響,特別是對C50混凝土影響較大,宜選擇表面粗糙多棱角,顆粒近似立方體的碎石。C40以下混凝土中的針片狀碎石總含量應(yīng)不超過15%,在C50混凝土中不宜超過8%。   外加劑:通常選用高效減水劑、高效緩凝減水劑、高效早強減水劑,如NF、UNF、JC等。 高效減水劑同時具有增加混凝土強度和流動性的作用。摻高效減水劑的混凝土坍落度損失一般較快,施工時最好采用后摻法,這樣可提高高效減水劑減水作用,使混凝土的流動性增加。在溫度低于8~10℃時,高效減水劑雖能增加和易性,但增加強度的作用大大降低,所以高效減水劑宜在春秋季節(jié)使用。   高效緩凝減水劑有利于控制水泥的早期水化,使混凝土拌和物坍落度損失小。一般來說,摻量大時凝結(jié)時間相應(yīng)增長,但摻量過大會降低早期強度,通常根據(jù)施工季節(jié)調(diào)整摻量。高效緩凝減水劑宜在夏季或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配筋密集的構(gòu)件中使用,這樣可避免形成冷縫,方便施工的安排。   高效早強減水劑一般在冬季使用,能提高混凝土的早期強度,使用時要慎重,因為高效早強減水劑能加快早期強度的發(fā)展,但混凝土的后期強度一般會降低。試配時要認真做好驗證工作。   2 粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計   粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計,以基準(zhǔn)混凝土配合比為基礎(chǔ),按等稠度、等強度的原則,用超量取代法進行調(diào)整。粉煤灰混凝土配合比設(shè)計的主要目的是確定一個經(jīng)濟的混合材料最佳組合,主要設(shè)計手段是通過試驗、試配來完成。設(shè)計方法如下: 根據(jù)混凝土設(shè)計強度,計算試配強度如式:     式中: 一混凝土的施工配制強度,MPa; 一混凝土的設(shè)計強度,MPa; 一施工單位的混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差。   無近期同一品種混凝土強度資料時,混凝土強度等級分別為低于20、20~35和大于35時,其強度標(biāo)準(zhǔn)差 分別可取4.0、5.0和6.0。 確定基準(zhǔn)配合比。其方法與普通混凝土配比設(shè)計方法相同,即確定水灰比,用水量及水泥用量,砂率;用絕對體積法計算出砂、石用量。 選擇粉煤灰取代水泥百分率 值如表3所示。       通常C30以下混凝土,取代率選擇10%一15%;C40以上混凝土,特別是有早期強度要求時,取代率不超過10%。   計算每立方粉煤灰普通混凝土的水泥用量見式。       式中:Co— 基準(zhǔn)混凝土的水泥用量,kg; 一粉煤灰取代水泥百分率。 確定粉煤灰超量系數(shù),如表4所示。       通常:C30以下混凝土用Ⅱ級灰時,超量系數(shù)取1.5或1.6。C40以上混凝土用I級灰時,超量系數(shù)取1.3或1.4。每立方混凝土中粉煤灰的用量按式計算:       式中: —粉煤灰超量系數(shù)。 用絕對體積法求出粉煤灰超出水泥的體積,按粉煤灰超出的體積,扣除同體積的細料用量,碎石用量不變。混凝土中砂用量S按式計算。       式中:So一基準(zhǔn)配合比的砂用量; Ps 一砂相對密度; Co一基準(zhǔn)混凝土的水泥用量; C一粉煤灰混凝土中水泥用量; Pc 一水泥相對密度; F一粉煤灰混凝土中粉煤灰用量; PF一為粉煤灰相對密度。   粉煤灰混凝土的用水量,按基準(zhǔn)配合比的用水量選取。 根據(jù)計算得到粉煤灰混凝土配合比,在試配確保和易性、水灰比不變的基礎(chǔ)上,進行配合比的試拌調(diào)整。根據(jù)調(diào)整后的配合比,確定為粉煤灰混凝土的理論配合比。   3 粉煤灰混凝土施工注意事項   對每批進入施工現(xiàn)場的粉煤灰均需認真檢驗,測定粉煤灰的細度、燒失量、需水量比等。 摻粉煤灰的混凝土,施工中拌和時間要比基混凝土延長30 S,以便混凝土拌和均勻。 正確振搗,避免過振引起混凝土表面形成浮漿層。同時,須保證振搗密實,確保構(gòu)件的外觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量。   加強粉煤灰混凝土養(yǎng)護,保持混凝土表面濕潤,通常潮濕養(yǎng)護14 d,熱天或干燥氣候潮濕養(yǎng)護不得少于21 d。 對早期強度要求高的構(gòu)件,冬季施工不宜采用粉煤灰混凝土配合比。因為冬季氣溫低,不利于粉煤灰的火山灰反應(yīng)。   4 不同強度等級的混凝土參考配比   各強度等級的粉煤灰混凝土與普通混凝土參考配合比見表5。       表5中水泥為金貓水泥廠P.042.5水泥;粉煤灰C25、C30為Ⅱ級灰,C40、C50為I級灰。減水劑為JC一3型。黃砂滿足Ⅱ類砂要求,C25、C30用砂的細度模數(shù)為2.50,C40、C50用砂的細度模數(shù)為2.70;碎石滿足Ⅱ類碎石要求,粒徑為5—25 mm連續(xù)級配。C25基一1、C25粉一1為鉆孔灌注樁混凝土配合比,其余為泵送混凝土配合比。
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發(fā)布:2007-08-14 12:37    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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