粉煤灰在公路路面水泥混凝土中的应用分析
时间：2021-01-09 04:00:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：在水泥混凝土中掺入一定数量的粉煤灰，并选用适当的配合比，能够有效地改善混凝土的使用性能，减少水泥用量，降低工程造价，同时利用工业废渣，还起到保护环境的作用。本文通过对粉煤灰性质、品质、作用的分析和研究，针对粉煤灰对混凝土各种性能的影响，提出有效合理地使用粉煤灰。
关键词：粉煤灰；公路；路面；水泥混凝土
中图分类号:U416文献标识码:A
粉煤灰是电厂锅炉燃烧过程中排出的工业废渣，是一种人工火山灰质材料，作为一种新技术，在一些行业中已有较多的应用。公路水泥混凝土路面滑模摊铺施工对水泥混凝土的路用性能有特殊的要求，混合料既要具有良好的工作性能，又要提高抗折强度。优化配合比的粉煤灰水泥混凝土不仅可以节约水泥，降低水化热温升，改善新鲜混凝土的和易性，而且具有高强度、高渗透性、低收缩和徐变等优良的结构性能。
一、粉煤灰的化学组成
粉煤灰的化学成分主要为硅、铝、铁氧化物以及一定量的钙、镁、硫氧化物。其氧化硅、氧化铝、氧化铁总量约占粉煤灰的85%；氧化钙、氧化镁、氧化硫含量较低。除上述矿物外，粉煤灰还含有玻璃体，玻璃体能在常温下与石灰或水泥水化时产生的Ca(OH)2发生火山灰反应，此反应产物具有一定的胶凝性，使胶凝材料产生一定的力学性能，这也是粉煤灰具有胶结性能的主要原因。
二、粉煤灰对水泥混凝土性能的改善
2.1改善工作性能
粉煤灰的掺入, 使胶凝材料的总量增加，混凝土工作性能大幅度改善，更适合路面滑模摊铺。A、粉煤灰消耗混凝土的振动粘度系数减少，有利于振捣密实。B、静态坍落度变小，有利于防止塌边。C、胶凝材料的总量增加使摊铺成型的路面光滑平整。D、和易性的改善，减小了摊铺机前进的阻力，减轻了摊铺机的工作负荷。这些性能的改善是由于粉煤灰有较大的比表面积和球状微珠对流变学性能的影响所致。在对未掺入粉煤灰的水泥混凝土摊铺时，为了振动密实，必须提高混凝土的坍落度,这样的混凝土容易塌边。如果为了防止塌边，必须降低混凝土坍落度，这样又必须加大振捣棒的振动频率，同时机器前进的阻力增大，加大了机器的工作负荷。加粉煤灰后，这一矛盾得到了协调统一。
2.2提高抗折强度
滑模摊铺水泥混凝土使用粉煤灰，和附集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅能生成具有胶凝性质的产物，而且加强了薄弱的过渡区，尤其是使后期强度大幅度提高。滑模摊铺水泥混凝土使用粉煤灰，能提高抗折强度，尤其是使后期强度大幅度提高。粉煤灰的掺量越大，龄期越长，强度提高越大。
2.3改善抗磨性。水泥混凝土路面的抗磨性与强度成线性正比关系。随着路面抗折强度的提高，抗磨性也随之提高。通过抗磨性试验，粉煤灰掺量为水泥用量12%，粉煤灰混凝土比普通水泥砼的抗磨性提高23%。
2.4提高耐久性。由于粉煤灰减少了混凝土的空隙，使混凝土的抗渗性明显提高，改善了混凝土的抗化学腐蚀的能力，还能有效的减小碱-集料反应引起的混凝土膨胀，极大的提高了混凝土的耐久性。
2.5降低泌水率。由于机械配套的限制，国内滑模摊铺路面多采用自卸车运输混合料，在运输过程中较严重的泌水将会导致混合料工作性能降低，提高劳动强度。掺入粉煤灰可降低混凝土的泌水率，有利于混凝土的运输。
2.6降低水泥水化速度。掺入粉煤灰可降低水泥水化速度，粉煤灰对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。混合料混结时间延长，减小混凝土因水化热引起的温升，有利于高温季节施工，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利，并有利于远距离运输。并适当加深锯缝，保证锯缝质量，解决了此问题。
2.7在纵向缩缝旁产生裂缝。施工气温较低时，混凝土强度形成缓慢，由于温度应力的作用和纵向缩缝拉杆的约束，产生了裂缝。控制裂缝的措施是通过采用软切割术提早锯纵缝，或在施工气温低于10℃时停止施工。
2.8延长养生期。长常高速公路益常段的施工经验是采取双保险的养生措施，即在施工气温高于25℃时，既喷洒养护剂养生,又用麻袋覆盖养生10d，并在28d 内严格控制交通。
当然，在掺入的粉煤灰代替水泥用量过大后，由于起激发作用的氢氧化钙含量减少，使粉煤灰劣化，所以在不同条件下存在一最佳粉煤灰掺量，并不是越大越好。
三、应注意的问题
3.1粉煤灰使用范围的把握。粉煤灰分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 级，级粉煤灰用于后张拉预应力钢筋混凝土构件及跨度小于6cm的先张拉预应力钢筋混凝土构件。Ⅱ 级粉煤灰用于普通钢筋混凝土和轻集料钢筋混凝土。经专门试验，或与减水剂复合，也可当Ⅰ 级粉煤灰用。Ⅲ 级粉煤灰主要用于普通无筋混凝土和砂浆，经专门试验，可用于钢筋混凝土。
3.2易发生施工期断板和裂缝
由于水泥水化较慢，板块早期强度很低，由于板块内应力和外部因素的影响，产生断板和裂缝。研究表明，粉煤灰水泥混凝土在0.57kg/m2.h 蒸发率的条件下就会产生塑性收缩裂缝，而普通水泥混凝土则产生塑性收缩裂缝的临界蒸发率为0.75kg/m2.h，这一点是值得高度重视的。控制裂缝的措施建议提早锯缝，避免烈日的照射，降低蒸发率，或在气温低于6 ℃ 时停止施工。在气温大于28℃ 时，或是多风的季节，要做好控制裂缝产生的准备工作。
3.3粉煤灰掺量的控制
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%，且粉煤灰取代水泥率不宜超过20%。预应力钢筋混凝土中，粉煤灰最大掺量不宜超过20%，其粉煤灰取代水泥率，采用普通硅酸盐水泥时不宜大于15%，采用矿渣硅酸盐水泥时不宜大于10%；轻集料钢筋混凝土中，粉煤灰掺量不宜超过基准水泥用量的30%，其取代水泥率不宜超过限度15%；无筋干硬性混凝土和砂浆，粉煤灰掺量可适当增加，其粉煤灰取代水泥率不宜超过40%。
四、小结。随着工业的发展，粉煤灰排放量将逐年增加，粉煤灰作为一种工业废料，资源丰富、价格低廉，且含有大量的活性成分，在现代混凝土已经与水泥、集料、水、外加剂同样重要，成为混凝土中的一个不可或缺的组分。在混凝土施工中合理应用粉煤灰，不仅能使掺入后的混凝土性能得到改善，提高混凝土强度及密实度，提高工程质量，还可以节约水泥用量，降低成本，取得了可观的社会效益和经济效益，同时利用了工业废渣，节约资源，收到有利于环境保护的社会效益。
参考文献
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