粉煤灰和矿粉双掺在大体积混凝土中的应用研究

粉煤灰和矿粉双掺在大体积混凝土中的应用研究

发表时间：2018-11-22T09:09:50.403Z 来源：《防护工程》2018年第21期作者：朱会东[导读] 在大体积混凝土施工中，采用矿粉与粉煤灰复掺技术，经过精心设计配比，严格施工，取得令人满意的效果。惠州市志远混凝土有限公司广东惠州 516001 摘要：为了兼顾大体积混凝土的使用性能以及经济性，做好大体积混凝土的配合比设计尤为重要，本文通过大体积混凝土基础工程的施工，对大体积混凝土工程中粉煤灰和矿粉双掺、原材料选用和配合比设计等控制方法进行了实践研究，为后面的施工提供了理论依据。

关键词：大体积混凝土；粉煤灰；矿粉；配合比随着我国国民经济的快速发展，国内大规模基础设施的建设也拉开了序幕，各类混凝土工程越来越多。在混凝土理论中最基础、最关键、最有分量的一项内容就是混凝土的配制以及配合比设计。下面，本文就介绍矿粉和粉煤灰双掺技术在大体积混凝土配合比中的应用情况。

1.工程概况

某大型房地产项目地下室筏板为大体积混凝土设计，工程概况如表1所示：本工程大体积混凝土施工正值夏季，这给大体积混凝土水化热控制带来了一定的难度。为满足需要，试验室自行设计，混凝土中大量掺入粉煤灰、矿粉两种矿物掺合料，以降低水化温度。通过从混凝土配合比设计、施工过程控制、混凝土养护等方面的控制，有效避免大体积混凝土容易出现的问题，为后期的施工提供了理论依据。

2.粉煤灰、矿粉掺复掺混凝土的理论依据

粉煤灰，是一种火山灰质工业废料，是燃煤电厂的主要固体废物，其颗粒多呈球形，表面光滑，表观密度1950～2600kg/m3，松散堆积密度为550～800kg/m3。满足国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596—2017）的粉煤灰可分为F类与C类，根据技术要求不同分Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。混凝土中掺加粉煤灰，可以节约水泥、细集料用量，减少用水量；改善混凝土的和易性；增强混凝土的可泵性；减少混凝土的徐变；减少水化热、热膨胀性；提高混凝土抗渗能力等（粉煤灰参见表2）。

矿渣粉，又称粒化高炉矿渣粉，符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046—2008）。在国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736—2017）中，将磨细矿渣归为“矿物外加剂”中的五类之一。分S105级、S95级、S75级或Ⅰ级、Ⅱ级。矿渣粉等量取代部分水泥掺入混凝土中可改善混凝土的工作性、凝结时间、提高强度、改善混凝土的耐久性[1]。目前矿渣粉的应用，改变了以粉煤灰为主要掺合料的局面，同时克服了仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点，可进一步降低水泥用量，减少水化热、增加强度、改善混凝土工作性能、改善混凝土耐久性，而且大大降低生产成本，节约能源、保护环境，为混凝土的可持续发展提供基础（其他原材料参数见表3～7）。

矿粉与粉煤灰复掺混凝土理论效应：①两种材料的火山灰效应、形态效应和微集料效应相互叠加，形成工作与强度互补效应，使混凝土具有良好的抗渗性和可泵性；②工作性方面，对于新拌制混凝土，粉煤灰中富含的球状玻璃体对浆体起润滑作用，增加拌合物的流动性，减少泵送阻力，改善由于矿粉掺入导致的混凝土拌合物粘聚性高的问题，能使拌合物具有最佳流动性和粘聚性；③粉煤灰等量取代水泥与空白混凝土28d强度相比都偏低，适宜的矿粉掺入后会改善混凝土强度[2]。两者复合会兼顾早期与后期强度，并且可以根据混凝土不同的技术需要按不同掺入比例进行调整。

3.粉煤灰、矿粉复掺混凝土配合比设计特点混凝土设计强度等级为C40，混凝土采用泵送方式浇筑，要求施工时应具有良好的匀质性及粘聚性，同时后期具有良好的耐久性。工程施工方对大体积混凝土浇筑设计入模坍落度要求为（160±20）mm，考虑到混凝土出厂到工地卸料这段运输时间存在坍落度经时损失，所以混凝土出厂坍落度设为（180±20）mm为宜。粉煤灰掺入比例为胶凝材料总量的30%，矿粉掺入比例为胶凝材料总量的25%，水泥掺入比例为胶凝材料总量的45%。

4.配合比设计及试验

试验结果：

1号配合比混凝土拌合物，测得初始坍落度为200mm，扩展度为450×450mm，容重2390kg/m3，和易性、粘聚性良好，无泌水，含砂量：中，1h坍落度损失10mm、扩展度损失30mm，含气量2.4%。

2号配合比混凝土拌合物，测得初始坍落度为190mm，扩展度为460×450mm，容重2370kg/m3，和易性、粘聚性良好，无泌水，含砂量：中，1h坍落度、扩展度无损失，含气量2.0%。

3号配合比混凝土拌合物，测得初始坍落度为190mm，扩展度为440×450mm，容重2370kg/m3，和易性、粘聚性良好，无泌水，含砂量：中，1h坍落度损失10mm、扩展度损失20mm，含气量2.1%。

5.试验结果分析

根据对比试验可以得出，2号配合比工作性、强度各项指标均满足要求，施工成本低[3]。加入高效缓凝减水剂可有效延长混凝土凝结时间，试验表明初凝时间可控制在12h左右，能有效降低在夏季高温季节条件下的施工风险，确定用于本工程筏板大体积混凝土的施工。

6.施工阶段控制

因为大体积混凝土施工部位在振捣过程中很难避免粗骨料下沉、浆体上浮的趋势，所以混凝土拌合物入模坍落度不宜设置过大。混凝土拌合物现场入模坍落度控制在（160±20）mm，没有超过180mm；在浇筑至最后一层30cm时，适量加入聚丙烯粗纤维，可有效防止混凝土产生裂缝[4]。由于施工处于夏季高温季节，搅拌站采取以下措施，将混凝土入模温度控制在28℃以下：

首先，考虑降低胶凝材料的入机温度。刚拉来的水泥等胶材可能有发烫的情况，施工方提前提供施工计划，搅拌站在浇筑前的几日合理安排提前进货，放入粉料储存罐中自然降温；其次，降低砂、石骨料的入机温度。因骨料堆场已建成钢结构遮阳雨棚，这样拉入堆场的骨料避免阳光暴晒，骨料温度不会过高。施工当天开启堆场内雾炮机，除了除尘亦起到润湿骨料、降低温度的作用；最后，用循环冷却系统对自来水进行降温可将拌和用水温度降到5℃以下。

夏季施工时，施工方也应加强大体积混凝土施工过程中的温度控制，具体措施如下。

浇筑前：将浇筑时间推迟到傍晚，避开白天的高温；混凝土浇筑前对模板洒水润湿降温；合理安排车辆、加快浇筑速度防止现场压车，以降低混凝土入模温度。

浇筑中：有条件的工地可在混凝土内部预埋冷却水管，通循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。

浇筑后：做好混凝土的保温与保湿养护，缓慢降温，充分发挥徐变特性，降低温度应力。

施工现场混凝土浇筑采用整体式水平分层连续浇筑，且多点同时浇筑，以加快施工进度。每层应缩短间歇时间，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，避免因分层浇筑不及时形成施工冷缝。混凝土浇筑时，由四周往中心布料，布料过程中始终保持承台周边混凝土高度略高。加强边角处振捣，使混凝土均匀分布，以避免胶凝材料浆体发生过长距离流动并堆积在承台四周而产生较大温度应力及收缩应力而增大混凝土侧面和边角开裂风险。以30～50cm分层浇筑，振捣均匀，密实。

本工程基础混凝土采用蓄水养护，混凝土表面初凝后覆盖养护薄膜，终凝后注水，蓄水深度不少于80mm，养护水与混凝土表面温差≤15℃，养护时间不少于21天。

7.结论

综上所述，在大体积混凝土施工中，采用矿粉与粉煤灰复掺技术，经过精心设计配比，严格施工，取得令人满意的效果。具体表现为：施工易控制，通过施工后观察无明显施工裂缝，有适宜的强度和良好的耐久性；本工程未采用预埋钢管强制冷却的大体积混凝土施工工艺，极大程度地节约了施工成本，减少了环境污染，具有较好的社会效应。

参考文献：

[1]王永春.粉煤灰及矿粉在大体积混凝土中的应用[J].山西建筑，2009，35（22）：178-179.

[2]孙慧琴，滕苏杭.粉煤灰、矿粉复合技术在大体积混凝土中的应用[J].商品混凝土，2011（12）：62-64.

[3]刘桂强，胡帅.粉煤灰和矿粉在大体积混凝土中的应用[J]. 商品混凝土，2011（9）：63-66.

[4]郑小聪.磨细矿渣粉及粉煤灰双掺技术在大体积混凝土中的应用[J].公路交通技术，2010（1）：31-33.