裝配式施工知識分享：粉煤灰在高性能混凝土中的應用

編輯推薦：裝配式建筑入門(建筑工程基礎知識)

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1概述

高性能混凝土是近年發(fā)展起來的一種新材料,是混凝土技術(shù)進入高科技時代的產(chǎn)物。高性能混凝土具有高工作性、高強度和高耐久性,通常需要使用礦物摻合料和化學外加劑。粉煤灰就是其中一種,它是工業(yè)廢料,量大,價廉,不需(或稍進行)加工即可滿足配制高性能混凝土的要求。

2粉煤灰高性能混凝土的配制

高性能混凝土與普通混凝土相比,其變化主要在原材料的選用和配合比的設計上,對混凝土的配制要求也更嚴格。

2.1原材料的選用

水泥:采用優(yōu)質(zhì)水泥,標號不低于42.5Mpa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

砂子:宜選用天然河砂,細度模數(shù)2.6～3.0,含泥量不大于2%。

石子:選用質(zhì)地堅硬,級配良好,吸水率低的碎石,Dmax≤20mm,針片狀顆粒含量不超過3%～5%,含泥量低于1%、壓碎指標小于10%。

粉煤灰:配制高性能混凝土通常選用一級粉煤灰,摻量一般為水泥量的15%～30%。

減水劑:一般選用減水率20%左右的高效減水劑,摻量為膠結(jié)材總量的1.0～1.5%。選用減水劑時應考慮減水劑與水泥、粉煤灰的適應性。

2.2配合比設計

近年來,人們提出了多種高性能混凝土配合比設計方法,美國學者P.K.MEHTA提出了一種半經(jīng)驗半實驗性的方法,其要點是:設定膠結(jié)漿體與骨料的體積比為35:65;根據(jù)混凝土強度等級確定用水量;水泥與粉煤灰的體積比為75:25;高效減水劑的摻量可取1%;混凝土粗細骨料體積比對強度等級A可取3:2,并隨強度等級提高而增加。這樣選定初步試配的配合比,再通過試驗不斷調(diào)整,求得最終的配合比。

2.3制備工藝

計量。原材料的計量精度不應超過如下規(guī)定:水泥、粉煤灰±2%;粗細骨料±3%;水、外加劑±1%。

攪拌。粉煤灰高性能混凝土的組分多,水膠比低,粘度大,應采用減水劑后摻法。

養(yǎng)護。高性能混凝土的用水量少,水化反應迅速,所以,粉煤灰高性能混凝土應在澆筑后12h內(nèi)覆蓋并澆水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不應少于14d。

3粉煤灰高強混凝土的物理力學性能

3.1強度

在物理作用方面,粉煤灰的摻入可分散水泥顆粒,使水泥水化更充分,提高了水泥漿的密實度,降低混凝土的泌水,有利于混凝土中骨料一水泥漿界面強度的提高;在化學火山灰作用方面,粉煤灰顆粒與Ca(OH)2反應生成水化硅酸鈣膠體,有利于混凝土強度的提高。

3.2和易性

粉煤灰對混凝土和易性的改善作用包括:(1)優(yōu)質(zhì)粉煤灰中含有70%以上的球狀玻璃體,其表面光滑無棱角,性能穩(wěn)定,在混凝土泵送、振搗過程中起類似潤滑的作用;(2)新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團,粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒,釋放更多的漿體來潤滑骨料,有利于混凝土工作性能的提高;(3)摻入粉煤灰可以補償細骨料中細屑的不足,中斷砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性,同時品質(zhì)良好的粉煤灰在同樣稠度下能減少砼的拌和用水量,使混凝土中的水灰比降低到更低水平,減少泌水和離析現(xiàn)象。

3.3徐變

28天齡期以前,砼強度較低,其相應齡期的徐變應變也較普通砼的大,然而與普通砼等強度的粉煤灰砼在此后所有齡期的徐變均小于普通混凝土。

3.4耐久性

由于粉煤灰減少了混凝土的孔隙,使混凝土的抗?jié)B性明顯提高,改善了混凝土的抗化學腐蝕的能力,還能有效地減小堿—骨料反應引起的混凝土膨脹,極大地提高了混凝土的耐久性。

3.5水化熱

用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化熱,降低混凝土的絕熱升溫。

3.6抗?jié)B性

粉煤灰的3種效應均能提高混凝土的抗?jié)B性:形態(tài)效應。粉煤灰混凝土的鋁硅酸鹽玻璃微珠,可填充水泥漿體,提高混凝土抗?jié)B性;活性效應。粉煤灰中SiO2、Al2O3與水泥的水化物反應,生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,降低了混凝土的孔隙率,提高了混凝土的抗?jié)B性;微集料反應。粉煤灰中微細顆粒分布于水泥顆粒之間,有利于混和物的水化反應,增加了混凝土的密實性,提高混凝土的抗?jié)B性。

3.7對鋼筋銹蝕的影響

影響粉煤灰混凝土護筋性的主要因素為混凝土的堿度和孔結(jié)構(gòu)?；炷林械匿摻钅軌蚍冷P是由于混凝土的堿性在金屬表面形成一個細微的氧化膜。最新研究表明,摻入粉煤灰能降低混凝土的孔隙率,并使混凝土孔結(jié)構(gòu)得到細化,加大了Cl-的擴散難度,取得了良好的防腐效果。

3.8對堿—骨料反應的影響

堿—骨料反應是指骨料中的活性氧化硅和水泥中的堿發(fā)生反應,生成吸水產(chǎn)物,體積增大,導致混凝土的膨脹和開裂?；炷翂A—骨料反應的發(fā)生條件除骨料具有堿活性外,還需混凝土中具有高堿性,還要有水。粉煤灰取代部分水泥,不僅能降低混凝土的有效含堿量,還能產(chǎn)生物理化學作用,抑制堿—骨料反應。

3.9抗凍性

混凝土的引氣量和強度是影響混凝土抗凍性的主要因素,滿足抗凍性要求的引氣量取決于混凝土的強度等級,混凝土強度越高,滿足抗凍性所需的引氣量越低。對于引氣量小于3.5%的粉煤灰混凝土,其水灰比對抗凍性有顯著的影響,則其水灰比對混凝土的抗凍性影響不大。

4工程應用

用粉煤灰配制的高性能混凝土,其抗?jié)B抗凍、抑制堿-集料反應效果顯著,體積穩(wěn)定性和耐久性良好。任何強度等級的混凝土按高耐久性進行設計,都可以做成高性能混凝土,因而被廣泛應用于普通建筑工程中。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式施工知識分享：粉煤灰在高性能混凝土中的應用”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!環(huán)球網(wǎng)校為大家提供 免費預約短信提醒服務和裝配式精華考點/課程講義，點擊下方免費下載即可獲取。