粉煤灰在高碱地区混凝土施工中和应用

粉煤灰在高碱地区混凝土施工中的研究和应用[摘要] 文章通过试验、分析和应用，介绍水池大体积混凝土施工中运用粉煤灰进行抑制碱骨料反应，加强抗裂、防渗的一些经验和体会。

[关键词] 粉煤灰；碱骨料反应；大体积混凝土
大体积混凝土由于结构尺寸大，热量不易散发，且混凝土早期抗拉强度低约水泥用量和用水量，降低混凝土在水化过程中的水化热温升，抑制碱骨料应，而且能够改善混凝土的性能，提高混凝土的质量，增强混凝土的防渗抗裂能力和耐久性。

1、工程概况：
江苏大屯煤电公司污水处理站工程，位于大屯镇区。

该污水站水池大体积混凝土约1800m3。

水池底标高为▽－10.1m，最低处为▽－11.1m。

设计强度等级大，作业场地复杂，选用了泵送混凝土方式。

该地区地下水位较高，水中含矿物质、有机物较多，特别是水度680.2mg/l；硬度700.41mg/l；ph值为8.3），对大体积混凝土的施工非常不利，容易造成混凝土开裂、收缩，引起渗漏。

由此，必须通过改变混凝土的一些性能，以达到设计和施工上的要求。

2、研究与分析
为了有效的降低施工用水的碱含量，抑制碱骨料反应，解决大体积混凝土产生裂缝，满足泵送混凝土的施工需要，配料选择掺入ⅰ级粉煤灰。

粉煤灰主要由晶体矿物、玻璃体和少量未燃尽的碳组成。

粉煤灰的化学成份（山东产）表一
成份 sio2 al2o3 fe2o3 cao mgo
含量(%) 56.05 24.86 3.62 4.02 1.30
粉煤灰的性能指标表二
细度
(45μm筛筛余)% 含水量
（%）烧失量
（%）密度
（g/cm3）
4.15 0.19 3.39 2.53
2.1、掺入粉煤灰进行试验分析：
2.1.1、碱骨料反应：即水泥中的碱与碱活性骨料发生化学反应，引起混凝土膨胀、开裂。

它的反应条件是：
2.1.1.1、水泥中含碱量大于0.6%；
2.1.1.2、骨料中含有活性成份。

水泥中的碱含量按na2o + 0.658k2o计算值表示，拌合物的碱量应为水、水泥、骨料、掺合物的总碱量。

2.1.2、由于施工用水的碱性大，首先运用粉煤灰的一些活性作用来降低施工用水的碱含量。

取施工用水1升，掺入粉煤灰250g 进行水质试验：水的硬度降低了180.4mg/l，碱度降低了169.5mg/l，ph值降低为7.4。

试验表明：粉煤灰有物理、化学吸附作用和助凝作用。

它能降低水中的碱含量和可溶物，使施工用水达到施工水的
要求。

2.1.3、运用m5的水泥砂浆和掺入粉煤灰的m5水泥砂浆进行试验对比。

对比结果见下页图。

试验表明：掺入粉煤灰试件14天的膨胀率仅为0.07%，可以满足混凝土膨胀率小于0.1%的技术指标。

到冲淡碱含量，降低施工用水中的可溶性碱量和混凝土孔溶液中的碱度并能与水泥水化产生的ca(oh)2反应生成低钙硅
比的硅酸钙凝胶，吸附施工用水中碱离子na＋、k＋。

粉煤灰的掺入，减少了内摩擦力，从而减少了施工的用水量，相应减少了每立方混凝土的总碱量，降低混凝土的碱度（每立方米的含量为2.3kg），从而抑制混凝土的碱骨料反应，降低了由于碱骨料反应而引起的混凝土裂缝。

2.1.4、碱骨料反应的必要条件是水分。

混凝土长期处于潮湿环境中会助长发生碱骨料反应，而干燥环境则不会发生反应，所以混凝土的渗透性对碱骨料反应有很大的影响。

由于水池为大体积混凝土，采用泵送混凝土方式，故水泥用量高，混凝土水化热大。

混凝土多余的游离子蒸发会留下许多孔道。

混凝土拌合物由于泌水，在骨料颗粒与钢筋下缘会形成水膜或通道。

在水压的作用下，将形成渗水通道和缝隙。

当空气中co2渗透到混凝土中，与碱性物生成碳酸盐和水，再加上水化热引起的温度应力，而引起混凝土出现裂缝，对工程抗渗极为不利。

为提高施工的可行性，根据《粉煤灰混凝土运用技术规范》（gbj146-90），采
用江苏巨龙水泥集团有限公司生产的强度等级为p.o42.5普通硅酸盐水泥，山东产ⅰ级粉煤灰和jy减水剂，山东地区生产的碎石，规格为10~20㎜（含泥量小于1.0%，泥块含量小于0.5%），以及山东地区生产的中砂（含泥量小于3.0%，泥块含量小于1%）进行配比试验。

配合比（kg/m3；c35；p8）表三
名称
序号 f c s g w jy
a0 0 511 562 1091 225 2.56
a1 80 320 740 1140 165 4.05
试验结果表四
混凝土抗压强度值（mpa）
天数
序号7天14天28天90天
a0 23.2 31.7 4. 03 4. 375
a1 23.3 26.2 41.3 44.1
试验表明：
2.1.4.1、运用粉煤灰取代20%~30%普通硅酸盐水泥，可以降低水泥用量和10%的用水量。

发热高的硅酸三钙（3cao.sio2）和铝酸三钙（3cao.al2o3）相对减少，胶凝材料水化反应放缓，水化热降低2~3℃，减弱了温度应力，改善了混凝土的和易性；泵送混凝土的流动性显著增强，减少了拌合物的泌水和干缩，改善泵送性能；
增加了粘聚性和浇筑密度，使混凝土初始结构细密化；硬化前期粉煤灰玻璃微珠特有的形状，发挥了物理充填作用；硬化后期发挥活性充填料作用，减少了混凝土中孔隙体积和孔道，特别是填塞了浆体中的毛细孔通道，增强了混凝土的抗渗性和抗裂性。

进一步抑制了碱骨料反应。

2.1.4.2、混凝土强度随粉煤灰掺入量增大而减少，早期强度较低，但随着龄期增加强度效应越来越大，掺入20%~30%的粉煤灰，28天抗压强度接近不掺灰混凝土强度；90天强度微大于不掺灰的混凝土强度。

说明掺入20%~30%的粉煤灰对混凝土的强度影响不大，能满足设计要求。

3、施工应用
根据试验结果分析：在水池工程施工中采用了用30%粉煤灰取代普通硅酸盐水泥，选用“表三”的配合比进行施工，并且采取了相应的技术措施：
3.1、在骨料上选用了山东产的连续级配好的非活性骨料，严格控制骨料的含泥量和含泥块量。

3.2、严格控制了施工的用水量以及粉煤灰和外加剂的掺入量，做到计量准确，对拌合物进行含碱量的测试，结果为0.52%，满足了技术的要求。

3.3、混凝土采用泵送方式进行分层浇筑，控制下料高度和浇筑时间，防止离析、分层，防止水化热的积聚升温。

3.4、在施工中严格控制温度，选择了温度较低的夜间进行施
工。

设立5个测温点。

通过预埋电阻温度计测得混凝土内部最高温度值为（62.3℃~65.7℃），外部薄膜覆盖温度为（39.8℃~43.5℃），内外的温差小于25℃。

3.5、浇筑完毕后，用一层塑料薄膜和二层草垫进行覆盖，防止水分蒸发和热量散失。

加强混凝土的养护，并且推迟了拆模时间（7天），以减少温度应力，增强抗拉强度，弹性模量。

4. 结果
采用掺入30%的粉煤灰取代普通硅酸盐水泥，混凝土泵送效果较好，试件标养强度为40.9mpa，抗渗等级均达到p8。

施工结果基本与合。

凝土表面光滑，结构致密，没有发生开裂、渗漏的现象，各方面性能均达到了设计技术指标。

解决了施工现场地下水位高、含碱量大，大体积混凝土开裂、渗漏的问题，降低了施工成本。

参考文献：【1】中华人民共和国水利部gbj146-90【粉煤灰混凝土应用技术规范】北京：中国计划出版社1991
[作者简介] 覃焱1973年生男广西柳州人广西五鸿建设集团有限公司技术科科员工程师技术改良研究
曾慧芳 1976年生女广西柳州人广西恒大项目管理有限公司技术科科员工程师技术改良研究
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。