宝鸡Ⅱ级粉煤灰在高强高性能混凝土中的应用

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发布时间：2021-09-06

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宝鸡lI级粉煤灰在高强高性能混凝土中的应用
The Characlerislics 0f Ba0jiII_Grade Fly Ash and Its Appficafion of High-Strength and High-Performance Concrete
崔庆怡，陈社生，黄沛增，斯方海，王宝卿
(陕西省建筑科学研究院，西安710082)
摘要：借助法门寺这一国家重点工程中大掺量粉煤灰的应用，深入研究分析了粉煤灰对混凝土性能的改善，并通过扫描电
镜等手段展现了其水化过程。粉煤灰对混凝土的作用应按第四组分考虑，而不单纯是水泥的替代品。
关键词：粉煤灰；高强高性能混凝土；水化；配合比
中图分类号：TU528．31 文献标识码：A
0前言
．粉煤灰已成为现代混凝土的配置中尤其是高性能混凝土
中不可或缺的组成部分。有专家认为粉煤灰按混凝土的第
四组分考虑，而不单纯是水泥的替代品。陕西宝鸡电厂
Ⅱ级粉煤灰烧失量低、需水比小，虽然细度稍粗，但仍可
在高强高性能混凝土中应用，并取得较好的技术经济效益。
法门寺合十舍利塔工程是我国在建的最高的佛教建筑
物，总高147m呈双手合十状，设计使用寿命l0O年。该
工程采用了大量多类型的高性能混凝土，包括高性能高强
混凝土、高性能大体积混凝土、高性能超高层高强大流动
性混凝土，施工过程经历暑期高温和冬季严寒等施工阶段，
多种类高性能混凝土给混凝土施工过程带来了巨大的挑战。
1粉煤灰性能的研究
法门寺混凝土工程设计单位提出要用I级粉煤灰，而
且对R：0要有限制。考虑到T程实际情况，能否采用宝鸡
生产的Ⅱ级粉煤灰，则是配制法门寺工程的原材料的重大
课题。
宝鸡Ⅱ级粉煤灰的性能如表l所示，表中第一行参
数为《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB 1596—2005)
的相关指标。
表l 宝鸡¨级粉煤灰性能指标％
品种烧失量需水比细度 sO 3 含水率 CaO
粉煤灰I级F类牛 5 95 12 3 1 1
宝鸡If级粉煤灰 0．38 86 18．5 0 79 0 ／
宝鸡Ⅱ级粉煤灰的各项指标除细度外，其余均达到I
级灰的要求，从性能参数中可以看出其烧失量极低，即含
26 CoAL AsH 3／2010
碳量很低，而且需水量也满足I级灰的要求，这些就为能
够在该工程中使用取代l级灰提供重要的技术可行性。
对45 IX m以下粉煤灰颗粒进行分析，数据如表2所示。
表2 三种粉煤灰(粒径<45 um)对比％
备注：平圩、南京电J I级灰数据来源宝鸡II粉煤灰粒径分布数据来源
长江科学院的研究表明，粉煤灰细度和需水量的相
关系数仅0 45，即相关性不大，而需水比与粉煤灰中<
45 m颗粒中0～10 m颗粒含量有明显的正相关，相关
系数为O．85，利用这一理论研究成果，印证了宝鸡粉煤灰
虽然细度超过I级粉煤灰12％的指标，但仍有较低的需
水比，可以满足配制C60混凝土低水胶比的需求。
2胶凝材料中水泥和粉煤灰比例变化对混凝土性能影响
粉煤灰混凝土试验所选用的原材料：水泥，盾石牌
P．042．5低碱水泥；砂子，渭河中砂；石子，北山石灰石
质碎石；粉煤灰，宝鸡二电厂Ⅱ级粉煤灰；膨胀剂，西
安荣鑫；减水剂，XC型聚羧酸系高效减水剂，陕西省建
筑高新技术开发公司生产。宝鸡二电厂Ⅱ级粉煤灰性能见
表1。
下面的试验反映了在混凝土拌合物中，当胶凝材料总
重不变，水泥和粉煤灰比例变化，拌合用水在(140±2)kg
范围内，砂、石、膨胀剂不变时。拌合物性能和抗压强度
变化情况。
从表3、表4、图1中可以看出，粉煤灰掺量从13．4％
一28．8％变化时，在外加剂PCA掺量为4．5 kg／m 时，坍
落度和扩展度变化不大。倒提时间最长的KT—I为16 s，
黏度较大，尽管坍落度和扩展度都是最大，预示将来泵送
会有一定困难。
表3 胶凝材料组分不同比例混凝土配合比 kg／m
表4 胶凝材料组分不同比例的混凝土性能
注： “倒提”为混凝土坍落度简倒置装入拌合物后，提离地面500 mill
所需的排空时间(S)。
7oo
目
600
500
噬
400
30o
睿
2o0
10o
12 14 16 】8 2O 22 24 26 28 30
粉煤灰掺量变化 (占胶凝材料)
图l 粉煤灰掺量变化对混凝土拌合物性能的影响
7
80
5
70
4
4。
5
35
l2 14 16 18 20 22 24 26 2S 30
粉煤灰掺量变化 (占胶凝材料)
图2 粉煤灰掺量变化对混凝土抗压强度影响
从表4、图2中可以看出，从抗压强度变化看，混凝
土早期强度随粉煤灰掺人量增加有下降趋势。但28 d强
度掺人17．4％有峰值达到73．0 MPa，56 d标养强度均有
较大幅度提高。
3宝鸡二电厂II级粉煤灰混凝土耐久性试验研究
3．1 C60粉煤灰混凝土配合比
经过现场多次试配，采用表5配合比混凝土(即为
试配中的KF一3配比)在拌合性能和力学性能达到最佳的
设计和施工要求，因此按此配比进行混