粉煤灰对新拌混凝土的影响

在半刚性基层 施工中 , 控制 压实的 含水量 , 碾压 后应 及 时覆 盖洒水 养生 , 潮 湿养护 5~ 14 d , 养 生期内 严禁 车辆 通 行 , 并在养生期结束后及时浇面层 , 宜采 用全路宽整幅摊铺 , 避免纵向分幅接茬 ; 摊铺 沥青料 后紧接 着碾压 , 缩短 碾压 长 度。碾压时严格按操作规程作业 , 压路机对沥青路面进 行碾 压时 , 车辆禁止在新路面调头 , 碾压的速 度不宜快 , 大风 和降 雨时停止摊铺和碾 压 ; 掌 握接缝 的技术 处理和 注意要 点 , 严 格按规范要求的程序施工 , 充分压实 , 连 接平顺 ; 切缝进 涂刷
加粉煤灰要增 加混 凝土 的用 水量 , 则 凝结 时间 要进 一 步延 长。 另外 , 掺加粉煤灰还 可以改 善混凝 土的 泵送 性能 , 粉煤 灰与水泥细度相近甚至比水泥还细 , 粉煤灰的球形颗粒与光 滑的表面以及粉煤灰在混凝土中的缓慢的水化反应 , 均有利 于改善新拌混凝土的泵送性能。 综上所述 , 掺入粉煤 灰混凝 土和易 性会 变好 , 减少 了泌 水 , 粘聚性强 , 提高抗离析 能力 , 提高新 拌混 凝土 的稳定 性 , 提高混凝土可泵性和匀质性。因此 , 优质粉 煤灰在混凝土中 的合理使用 , 不但能部分代替水泥 , 节省工程造价 , 而且由于 其特有的性能 , 它可以很 有效地用于有各种使用要求的混凝 土中 , 改善和提高混凝土 的性能。因而 , 在现代混凝土 中 , 粉 煤灰已经与水泥、 集料、 水和外加剂一样 , 成 为混凝土的一个 重要组分。 收稿日期 : 2007- 02- 28
2007 年 第 4 NG JI ANG J I AOTONG KEJI
No . 4, 2007 (Su m No . 158 )
粉煤灰对新拌混凝土的影响
孙继东 1 , 张锐锋 2 (1 . 龙建路桥股份有限公司第四工程处 ; 2. 哈同公 司 ) 摘 要 : 论述了粉煤灰 的化学成分、 矿物组成及颗粒形态 对新拌混凝 土性能的 影响 , 并说明 粉煤灰 在混凝 土
化学成分 Si O2 A l2 O 3 Fe2 O 3 C aO M gO SO 3 烧失量 我国粉煤灰 40 ~ 60 17 ~ 35 2 ~ 15 1 ~ 10 0. 5~ 2 0. 1~ 2 1 ~ 26 美国粉煤灰 10~ 70 8~ 38 2~ 50 0 . 5~ 30 0 . 3~ 8 0 . 1~ 30 0 . 3~ 30 日本粉煤灰 52 .9 27 .2 4 .8 5 .4 1 .5 0 .9 2 .6
( 上接第 46 页 ) 规定可以采用 : 等量取代法、 超量取代法 和外加法等 , 目 前多 采超量取代法。 当采用超量取代 法设计粉煤灰混凝土时 , 由于粉煤 灰混 凝土中胶凝物质 水泥和粉煤灰数量增加 , 粉煤灰密 度较 小 , 同样重量的粉煤灰的 体积大 于水泥 的体积 , 故粉 煤灰 混 凝土中胶凝材料数量 要比水泥混凝土多 , 胶凝材料的浆 体体 积增加将使混凝土 具有较 好的塑 性和较 好的粘 性。粉煤 灰 混凝土胶凝材料增 加 , 粉 煤灰含 有较多 的微细 颗粒 , 有助 于 截断混凝土内泌水 通道 , 因此 , 掺加粉 煤灰还 会减少 混凝 土 的泌水。另外 , 粉煤灰的球 形颗粒 , 还将 有利 于混凝 土的 流 动性能 , 这些均将改善混凝土的和易性。 2. 2 掺入粉煤灰对混凝土凝结时间的影响 由于粉煤灰的火 山灰性质 , 掺加粉煤灰后要推迟混 凝土 的凝结时间 , 随着粉煤灰掺量增加 , 凝结 时间推迟延长 , 如掺
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总第 158 期
黑龙江交通科技
第 4期
的优质沥青 , 在满足稳定 要求的 前提下 , 选择 针入度 较大 的 沥青 , 必要 时 可 选 用 改 性 沥 青 路 面 采 用 SBS 改 性 沥 青 或 SMA 面层 , 中面层和下面层采用 FA C- 20 结构 ; 加强路 面层 的结合 , 使用高性能的粘 结材料 作粘层 , 既可 提高路 面的 整 体强度 , 又具有较好的防水性能 2. 3 施工措施 施工工序和质量 会直接影响沥青路面的质量 , 根据 我们 的施工经验 , 建议 施工时 应该 注意以 下事 项 : ( 1) 填 土中 不 得含有淤泥、 腐殖土及有机物等 , 压实 度达到 规定值 ; ( 2) 加 强和改进原材料检验 和混合料配比试验 , 严把沥青混合 料的 质量关 , 使沥青混合料级配最佳 , 矿料拌 和粗细均匀一致 , 严 格按配合比控制油石 比 ; ( 3) 控制 沥青混 合料所用 沥青的 延 度 , 拌制沥青混合 料时 防止沥 青混 合料 加热 过度 : 烧焦 ; ( 4) 混合 料自 加 工厂 运 到现 场气 温 较低 时 , 应 覆 盖油 布 保 温 ; 严格控制沥青混合料施工温度 , 可按表 1范围 确定。 表 1 沥青混合料温度指标
煤在电厂锅炉 燃烧过 程中 , 碳和挥 发物被 烧掉后 , 剩 下 的矿物质如粘土、 页岩、 石英 等经烧 至熔融 , 悬 浮在炉 烟中 , 熔融的物质随炉烟气 迅速移至低温区固化 , 因表面张力 形成 球形颗粒 , 在排放到大气以前被机械除尘或静电尘器捕 集成 粉煤灰。 1 粉煤灰的性质 美国的 A STM 618 根据粉煤灰中的 C a O 含量大小将粉煤 灰分为 F 级 ( 低钙灰 ) 与 C 级 ( 高钙灰 ) 见表 1。我国的粉 煤 灰资源中 , CaO 含量基本上都小于 10 % , 只有少数例外。 表 1 粉煤灰的类型
工序 搅料出厂 工地卸料 摊铺 初始碾压 终了碾压 石油沥青混合料 / 130~ 160 > 130 > 100 100~ 120 > 70 煤沥青混合料 / 90~ 120 > 90 > 70 < 90 > 50
粘油层前 , 水一定要先吸干 ; 在半刚性基层上锯缝 , 缝深为厚 度的 1 /3~ 1 /2, 将缝 口清 扫 干净 后 , 浇灌 乳化 沥青 , 并 跨缝 铺设玻璃纤维土工格栅 , 防止基层开裂。 2. 4 预防超载影响的措施 适当增加路面 厚度 , 使 用 更优 质材 料 提高 路面 整 体强 度 ; 增加车辆的后轴 以改善 车辆对路 面的作 用 , 发展双 后轴 及多后轴大型载 货车 辆 ; 加 强超 限、 超载 运 输管 理 , 执 法从 严 , 限制车辆超载运输 , 避免道路的早期破坏。 3 裂缝的治理 发现裂缝后应立即修补以避免水通过缝渗透到基 层 , 造 成基层破坏而影响面层 , 对 于较小的 横向裂 缝和 纵向裂 缝 , 缝宽在 6 mm 以内 , 宜将缝 隙刷 扫干 净 , 并用 压缩 空气 吹去 尘土后 , 可灌入热沥 青或乳 化沥青材 料加以 封闭 处理 ; 缝宽 大于 6 mm 的 , 将裂 缝内杂 质处 理干 净后 , 用 沥青 砂或 细粒 式沥青混凝土填充、 捣实 , 并用烙铁封口、 撒砂、 扫匀 ; 也可采 用乳化混合料填封。 对于轻微龟裂 可采 用刷 油 法处 治 , 或 进行 小面 层 喷封 面 , 防止渗水扩大裂缝 ; 大面积的龟裂、 网裂 采用加封层或沥 青表面处治 , 严重龟裂、 网裂应对基层进行补强 , 对于碾压出 现的微裂缝 , 可在终碾前 用轮胎进行复压 , 消除裂缝。 因土基、 路面基层的 病害或 强度不 足引 起破 损 , 应 处理 路基或基层 , 然后再修复 路面。 4 结束语 沥青路面裂缝 的形 式有 多 种 , 路面 裂 缝的 产生 原 因不 一 , 在施工中必须牢 固树立 预防为主 的思想 , 严 格把住 施工 各个环节 , 在工程质量控制中 , 做到事前积极防治、 事中严格 控制、 事后及时自治 , 最大限度降低沥青路面裂缝的产 生 , 将 裂缝控制在允许的范围之内 , 确保沥青路面的使用寿命。 收稿日期 : 2007- 03- 05
燃煤类型 粉煤灰类型 C aO 含量 /% < 10 > 10 Si O 2 + A l2 O 3 + Fe2 O 3 / ( % ) 70 50
无烟煤、 烟煤 低钙粉煤灰 ( F) 级 次烟煤、 褐煤 高钙粉煤灰 ( C ) 级
1. 1 粉煤灰的分类及化学成分 粉煤灰的化学成 分和矿物 组成对 混凝土 强度会 产生 不 同的影响 , 粉煤灰中的 SO 3 有利于混凝土的早 期强度。粉煤 灰中有可溶性硅才能 与氢氧 化钙生 成发展 强度的 水化硅 酸 钙 , 故粉煤灰中可溶硅是粉煤灰潜在活性的特性指标。 高钙 粉煤灰由 于 Ca O 的 存在 也 不 同 于普 通 粉 煤 灰 ( 低 钙 粉 煤 灰 ) , 具有较高的活性 , 与普通 粉煤灰 混凝土 比较 , 高钙粉 煤 灰和氧化钙含量高的 增钙粉煤灰混凝土有较高的强度。 在国外现行的用 于混凝土中的粉煤灰的标准中 , 较 多地 将粉煤灰化学成分作 为一项重要的 指标。比如美 国 A ST MC - 618 标准对低钙粉 煤灰 要求 氧化 硅、 氧化 铝、 三氧 化二 铁 之和必须占 70 % 以上 , 而对高钙粉煤 灰则要 求氧化 硅、 氧化 铝、 三氧化三铁之 和不 得小 于 50 % 。 其他 国家 的粉 煤灰 标 准中尽管具体的规 定有些 不同 , 但是我 们还可 以把氧 化硅、 氧化铝、 三氧化二铁看作是对混凝土性质有益的成分。 我国 粉煤灰化学成分与国 外的比较见表 2 。 表 2 我国与外国粉煤灰主要化学成分及其变化范围的对比
中应用的重要性。 关键词 : 粉煤灰 ; 混凝土 中图分类号 : U 214 文献标识码 : C 文章编号 : 1008- 3383( 2007) 04- 0046- 01 1. 2 粉煤灰的矿物组成 水泥的水化和硬化是依靠水泥熟料矿物的作用 而起化学反应的, 因此, 单看粉煤灰的化学成分还不 行, 还必须看这些化学成分所组成的矿物组分。粉 煤灰中虽然有不少结晶的矿物, 然而大量的还是非 晶态的玻璃体。结晶的矿物在正常的温度下往往是 惰性的, 而非晶态的玻璃体却具有活性 , 这与水泥矿 物对比就不一样, 因 此, 研究 粉煤灰胶凝性能 的重 点, 应放在粉煤灰的玻璃体上。粉煤灰的玻璃体有 两种形态 : 一种是微珠, 另一种是多孔玻璃体。这些 玻璃体内的微晶体主要是石英, 粉煤灰的火山灰活 性的高低一般取决于玻璃体和结晶体组分的比例, 玻璃体越多, 化学活性越高。 1. 3 粉煤灰的颗粒形态 由于生成条件的影响, 大部分粉煤灰呈球形颗 粒, 也含有不规则形状和多孔颗粒。粉煤灰由四类 颗粒所组成: 第一类是表面光滑和表面粗糙的球形 颗料 , 主要为硅铝玻璃体, 其中一部分为空心微珠; 第二类为形状不规则高温熔融玻璃体颗粒, 颗粒表 面有许多大大小小的孔洞; 第三类为多孔碳粒, 即煤 粉中未燃尽的碳粒 , 颗粒大小均有 , 表面有很多小孔 隙; 第四类数量很少 , 主要是形状不规则的石英等矿 物颗粒和少量玻璃碎屑。 10 m 以下的微细粉煤灰对于火山灰反应较为 重要 , 粗大多孔颗粒吸水率大将增加混凝土需水量, 影响混凝土和易性 , 对强度贡献小或者没有贡献 , 处 于水饱和状态时极大地影响混凝土的抗冻性。 2 新拌混凝土的性质 优质的混 凝土应 该具备 良好的 工作 性 ( 和 易 性 ), 硬化后足够的力学强度, 必要的耐久性 , 本文 重点论述粉煤灰对新拌混凝土和易性的影响。 新拌混凝土的性质通常指其和易性即工作性。 关于工作性的含义 , 目前国际上还没有统一标准 , 一 般认为包括以下四方面: 即满足运输和浇捣要求的 流动性, 不为外力作用产生脆断的可塑性, 不产生分 层、 泌水的稳定性和易于浇捣的密实性。 2. 1 掺入粉煤灰的化学可改善混凝土的和易性 粉煤灰的化学成分、 矿物组、 颗粒形态等均会对 新拌混凝土性能产生影响, 掺加粉煤灰可改善混凝 土的和易性, 增加粘性, 减少离析与泌水。 在 混凝土中掺入粉煤灰 , 按国标 ( GB146- 90) ( 下转第 48 页 )