粉煤灰在混凝土中的掺量标准

收稿日期:2004-11-18基金项目:南昌市科技局重点资助项目作者简介:余丽武(1967-),女,副教授󰀁󰀁󰀁文章编号:1006-0456(2005)03-0048-04

大掺量粉煤灰高性能混凝土的工程应用

余丽武,吴志平,向东德

(南昌航空工业学院土建系,江西南昌330034)

󰀁󰀁摘要:研究了采用超量取代法配制大掺量粉煤灰混凝土的工程应用技术.从混凝土配合比设计、施工质量控制

等几个方面着手进行了分析研究,并对大掺量粉煤灰混凝土的和易性、强度、抗渗性方面等进行了检验,实践证明:通过控制较低的水灰比、掺加高效减水剂以及严格施工质量管理,大掺量粉煤灰混凝土在工程应用技术上是切实可行的.关键词:大掺量粉煤灰混凝土;超量取代法;和易性;强度;抗渗性中图分类号:TU528󰀁01󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

21世纪是人类从传统工业社会向高新技术为主的新经济社会迈进的时代,是从资源推动型增长方式向

可持续发展转化的时代.合理利用资源,重视生态环境,发展绿色产品,是这一时代的主流.近年来,混凝土耐

久性问题受到政府部门和工程界的高度重视,成为材料科学领域的重大的研究课题.在高性能混凝土的制备中,功能掺合料作为混凝土的第六组分,已成为必不可少的组分之一,掺加适量矿物掺合料也已成为改善混

凝土耐久性的重要手段.

粉煤灰是燃煤火电工业的副产品,但目前我国粉煤灰的利用率只有40%左右,大部分的粉煤灰仍未被

利用.大掺量粉煤灰混凝土,以其良好的性能,大宗的用量最有条件率先成为绿色高性能混凝土[1].我国现

行的粉煤灰标准对粉煤灰的品质要求不高,但对使用范围以及用量要求却过于严格,现行标准JGJ28-86规定󰀂在普通钢筋混凝土中粉煤灰掺量不宜超过基准混凝土水泥用量的35%,且粉煤灰取代率不宜超过

20% ,显然对掺量限制过严,不利于粉煤灰在混凝土中的大规模应用[2].

粉煤灰资源丰富,然而,对于粉煤灰性状的研究及土木工程当中的应用还没有一个完整的认识和严格的

粉煤灰的技术要求

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1.1 分级及技术要求

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1.1.1 用于水工混凝土的粉煤灰分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三个等级，其技术要求 应符合

下表

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项目 技术要求

Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级

细度（45μm方孔筛筛余）

% F类粉煤灰 ≤12.0 ≤25.0 ≤45.0

C类粉煤灰

需水量比

% F类粉煤灰 ≤95 ≤105 ≤115

C类粉煤灰

烧失量

% F类粉煤灰 ≤5.0 ≤8.0 ≤15.0

C类粉煤灰

含水量

% F类粉煤灰 ≤1.0

C类粉煤灰

三氧化硫

% F类粉煤灰 ≤3.0

C类粉煤灰

游离氧化钙

% F类粉煤灰 ≤1.0

C类粉煤灰 ≤4.0

安定性 C类粉煤灰 合格

1.1.2 粉煤灰的放射性应合格。

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1.1.3 当粉煤灰用于活性骨料混凝土时，需限制粉煤灰的碱含量，其允许值应经实验论证确

定。粉煤灰的碱含量以钠当量（Na2O+0.658K2O）计。

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1.1.4 宜控制粉煤灰的均匀性，粉煤灰的均匀性可用需水量比或细度为考核依据。

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1.2 标识

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1.2.1 粉煤灰生产厂应按批检验，并向用户提交每批粉煤灰的检验结果及出厂产品合格证。

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1.2.2 出厂粉煤灰应标明产品名称、类别、等级、生产方式、批号、执行标准号、生产厂名

称和地址、出厂日期。袋装粉煤灰还应标明净质量。

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1.3 检验与验收

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1.2.1 对进场的粉煤灰应按批次取样检验。粉煤灰的取样以连续供应是相同等级、相同种类

的200t为一批，不足200t者按一批计。

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1.2.2 取样要具有代表性，从不同的部位取样，粉煤灰的品质检验按现行国家和有关行业标

准进行。

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1.2.3 对进场的粉煤灰抽取的检验样品，应留样封存，并保留3个月。当有争议时，对留洋

进行复检或仲裁检验。

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1.2.4 每批F类粉煤灰应检验细度、需水量比、烧失量、含水量.三氧化硫和游离氧化钙可

按5-7个批次检验一次。每批C类粉煤灰应位验细度、需水量比、烧失量、含水量、游离氧

建筑科学　２０１４年第６期ｌ科技创新与应用　混凝土中粉煤灰掺量对耐久性的影响　梁家顶　（中铁二十局集团第四工程有限公司，山东青岛２６６０６１）　摘要：文章针对混凝土中粉煤灰掺量对于材料耐久度影响进行了分析，分别从抗氯离子的渗透、抗碳化、抗冻融、抗侵蚀等方面　进行了讨论，用以明确粉煤灰掺量同上述内容之间的联系。　关键词：粉煤灰；混凝土；耐久性；掺量　引言　混凝土作为现代建筑最常用的材料一直以来都以其良好的耐　久性得到了较高的评价，但外界环境对其耐久度的影响程度较大，　换句话说，混凝土材料的耐久性取决于外界环境，诸如，环境中的水　分、Ｃｌ离子、ＣＯ：以及硫酸盐都会造成混凝土结构中钢筋的锈蚀以　及混凝土结构碳化，温度的变化会造成混凝土结构的冻融破坏，这　些都是降低混凝土耐久性的原因。但是，通过在混凝土中掺入粉煤　灰不但能够降低混凝土材料成本，同时还有利于环保，并对混凝土　材料的耐久性提高极其有利，因此在混凝土材料中加入粉煤灰其环　保效益以及经济效益得到了广泛的认可。文章着重对粉煤灰掺量对　于混凝土材料相关性能的影响进行了讨论。　１加入粉煤灰的影响　混凝土中加入粉煤灰主要会产生三方面的基本效应，分别为：　形态、活性以及微集料三种基本效应。　形态效应：该种效应主要是物理特性，即粉煤灰的细度、颗粒形　状以及级配作用。粉煤灰大多经过高温熔融处理，因而其形态大多　为玻璃微粒。该种粉煤灰的质地较为细密，且颗粒较为光滑、级配较　为合理，因而能够在混凝土搅拌中对材料进行润滑，该作用同减水　剂作用相类似，能够提高水泥材料的和易性，通过用水量的降低，对　材料密实度予以提高。　活性效应：该种效应又被称作火山灰效应，将粉煤灰掺合到混　凝土材料中不但能够作为细骨料使用，同时还具有胶凝剂的作用，　该种效应能够充分证明粉煤灰可以替代水泥成为另一种凝胶材料。　微集料效应：作为细骨料的粉煤灰均匀分布于水泥中，能够有　效避免水泥颗粒之间出现的粘聚现象，使其尽量处于分散状态，用　以提高混凝土密实度。另外，粉煤灰能够填补水化水泥颗粒缝隙，用　以改善材料微观结构。　以上三种效应合称粉煤灰效应，粉煤灰对于水泥材料微孔结构　的改善以及对骨料同胶凝材料界面区的改善都是通过上述效应产　生作用的。混凝土的耐久性主要受到了过渡区特征以及材料微粒空　隙结构影响，因而粉煤灰的掺入能够有效提高其材料的耐久度。　２粉煤灰掺量的影响　２．１抗氯离子渗透性能　混凝土耐久性受到其材料抗ｃｌ离子渗透性的影响，抗Ｃｌ离子　渗透性是衡量混凝土耐久性的指标之一。之所以普通混凝土该性能　较差，是因为其材料内部渗水孔道较多，而这些孔道的形成主要是　由于水泥中水分蒸发以及泌水毛细孔道，除此之外还有由于水化热　产生的裂缝，这些结构是造成混凝土材料出现渗漏现象的主要因　素。粉煤灰对于混凝土该性能的影响主要由其掺量决定，掺量不同　会对混凝土抗ｃ１离子渗透性产生不同的影响。这种影响并非是不　变的，其他条件不变，若是对粉煤灰的长期效果予以考虑，则存在最　佳掺量，以该量为分界，材料随着粉煤灰掺量的增加，其抗ｃｌ离子　中渗透性先增加后减少。分析该种现象的根本，取决于粉煤灰自身　效应以及特点。水泥浆体的流动性受到了加入的粉煤灰的影响而大　大增加，粉煤灰在同高效减水剂的相互配合下，混凝土离析以及泌　水现象都会有所降低，混凝土密实度相对会提高，并且由于粉煤灰　的掺人，对于水泥的水化热现象也有所减弱，从而改善温度裂缝的　出现情况，并对其他裂缝的出现也具有阻止作用。此外，粉煤灰能够　有效减小水泥表面裂缝，改善水泥石结构。但随着粉煤灰的掺量不　断增加，混凝土的密实度会逐渐降低，并且其掺量到达其对ｃｌ离子　的极值时，就使得混凝土的抗ｃｌ离子渗透性下降。　２．２抗碳化性能　抗碳化性是衡量混凝土碳化深度的一种表示，碳化深度愈大就　表明抗碳化能力愈差。混凝土的抗碳化性受到两方面因素影响，首　先是混凝土阻碍二氧化碳渗透的能力，这种阻力受到混凝土孔径大　小以及空隙率的影响；其次则是材料固化二氧化碳的能力。　水泥中碱储备越高，混凝土碳化程度就越低。混凝土在发生碳　化时，体积会出现一定程度的收缩，且该反应不可逆转。这种收缩会　使得结构开裂，并且混凝土材料中空隙的液相酸碱值会下降。碳化　过程中混凝土材料内部钢筋由于失去碱性保护而受到锈蚀破坏。从　掺入粉煤灰的固化能力改变角度分析，随着粉煤灰量的增加，混凝　土结构抗碳化性呈现降低趋势。而由于粉煤灰三种效应，使得混凝　土材料性能会随着粉煤灰的用量增加，其裂缝以及孔隙等结构会相　应变小，从而会提高混凝土密实度。因此粉煤灰的加入会提高混凝　土材料的抗碳化性。　２－３抗冻性能　对于普通混凝土来说，袁晓露等认为粉煤灰的掺人会改变混凝　土孔结构，增加总孑Ｌ隙率，细化最可几孔径分布，使受冻方式由静水　压侵蚀向渗透压侵蚀转变，加速混凝土的冻融劣化，这一观点也得　到绝大多数人的认可。而对于高性能混凝土，利用快冻法对混凝土　相对动弹模量数值进行测定，试验表明随着粉煤灰掺量的提高，不　掺引气剂时，混凝土的抗冻性随粉煤灰掺量增加而增加。这就说明　粉煤灰的掺量对混凝土的抗冻性能的影响不能一概而论，即使是采　用相同的试验方法，由于混凝土配合比、强度等因素的不同造成不　同的效果。对于小掺量粉煤灰来说，其掺量对于整个混凝土抗冻性　的影响甚微，即使粉煤灰的掺入导致在冻融前后混凝土强度和质量　都略有下降，也可以通过加入适当的引气剂、降低水胶比和延长养　护龄期等措施加以改善。　２．４抗硫酸盐侵蚀性能　混凝土的碳化、冻融、碱骨料反应和化学侵蚀被称为“四害”，对　于一些海工结构来说，混凝土的化学侵蚀形式除了氯离子侵蚀之外　还有硫酸盐的侵蚀。之前提到粉煤灰分为低钙粉煤灰和高钙粉煤　灰，低钙粉煤灰掺入混凝土可以改善其抗硫酸盐性能，对于低钙粉　煤灰来说，粉煤灰的掺入减少了水泥石内部容易受到硫酸盐侵蚀的　水化产物的数量。此外，硫酸盐可以起到激发剂的作用，加速粉煤灰　的二次水化反应速率，随着反应产物数量的不断增加，使大孔数量　减少，孔径得到了细化，减缓了硫酸盐对水泥石的侵蚀。这种减缓作　用和之前提到的抗氯离子渗透性一样存在一个最佳掺量，一旦超过　这个值，对硫酸盐侵蚀的抵抗效果就会大大减小。　３结束语　３．１基于粉煤灰效应，在混凝土材料中适当加入一定量的粉煤　灰能够有效提高材料密实度，改善材料结构，减小材料碱含量，并增　强混凝土材料相关抗性。在此需要进一步强调，只能通过使用低钙　粉煤灰才能对混凝凝土的抗碱骨料性以及抗硫酸盐侵蚀性予以提　高。　３．２粉煤灰的加入并非是越多越好，其掺人量存在一个最佳值，　以该值为界限，材料的抗ｃｌ离子渗透性随着粉煤灰加入量的提升　而出现先增加后减小的现象；而混凝土材料抗硫酸盐侵蚀的性能则　是随着粉煤灰加入量的增加而不断的增加，通过试验，其掺入量在　５０％以下效果较好。　３．３虽然加入粉煤灰会影响混凝土材料的抗冻性以及抗碳化　性，但是其性能基本能够满足工程施工需求。　参考文献　『１］邢世海．超掺粉煤灰混凝土耐久性研究与应用『Ｊ１．混凝土，２０ｏ４．　『２］覃维祖．混凝土耐久性若干问题的讨论『Ｊ］＿建筑技术，２０００．　［３］宋少民，耿雷．高密实混凝土耐久性试验研究ＩＪ１．北京建筑工程学　院学报，２００４．　

混凝土中掺加粉煤灰的配合比设计方法

混凝土是一种常见的建筑材料，广泛应用于建筑物的结构和道路的基础。而粉煤灰是一种常见的混凝土掺合料，可以提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性等性能。因此，混凝土中掺加粉煤灰已经成为一种常见的做法。本文将介绍混凝土中掺加粉煤灰的配合比设计方法。

一、粉煤灰的性质和特点

粉煤灰是一种灰色的细粉末，是在火力发电厂燃烧煤炭时产生的一种副产品。粉煤灰的主要成分是二氧化硅、氧化铝和氧化铁等无机物质。其性质和特点如下：

1. 粉煤灰的颜色一般为灰色，有时会有一些微小的颗粒。

2. 粉煤灰的细度比水泥细，一般要求粒径小于45微米。

3. 粉煤灰的化学成分和物理性质不同，因此其性质和特点也不同。

4. 粉煤灰可以增加混凝土的强度、耐久性和抗裂性等性能。

二、掺加粉煤灰的作用

混凝土中掺加粉煤灰可以起到以下作用：

1. 提高混凝土的强度和硬度。

2. 减少混凝土的收缩和膨胀。

3. 提高混凝土的耐久性和抗裂性。

4. 提高混凝土的抗渗性和耐久性。

5. 粉煤灰可以取代部分水泥，从而减少混凝土的成本。

三、配合比设计方法

混凝土中掺加粉煤灰的配合比设计方法如下：

1. 确定混凝土的设计强度等级。

混凝土的设计强度等级应根据工程的实际要求进行选择。一般来说，混凝土的设计强度等级应不低于C30。

2. 确定混凝土的材料比例。

混凝土的材料比例应根据混凝土的设计强度等级、工程的实际要求和现场的材料情况进行选择。一般来说，混凝土的材料比例应为水泥：砂：石：粉煤灰=1:2:3:0.3。

3. 计算混凝土的配合比。

混凝土的配合比应根据混凝土的设计强度等级、材料比例和混凝土的实际使用情况进行计算。一般来说，混凝土的配合比应为：水泥：砂：石：粉煤灰：水=1:2.5:3.5:0.3:0.5。

4. 确定混凝土的水灰比。

混凝土的水灰比应根据混凝土的强度等级和实际使用情况进行确定。一般来说，水灰比应为0.4~0.6。