粉煤灰在部分混凝土工程中应用实例探讨
1、前言
大量的工程实践证明，粉煤灰在混凝土中具有良好的技术效应及经济效益。但在少数工程中由于粉煤灰质量欠佳、施工配比及施工措施的不当，产生了一些质量问题，造成一些工程不敢合理掺用粉煤灰的现象。本文通过近年来碰到的实际工程案例及模拟试验来说明粉煤灰对混凝土强度及表面“起皮”等现象的影响。
2、工程实例
实例1:某工程框架剪力墙结构地下室剪力墙采用C40（配合比中Ⅱ级粉煤灰掺量为27%）商品混凝土，搅拌站出厂取样及工地现场取样标养28天混凝土强度均达到115%以上；但在实体回弹验收中，地下室1～2层混凝土强度最低为32.1MPa和34.6MPa，施工方认为搅拌站混凝土中粉煤灰掺量过大。于是委托相关单位进行钻芯取样检测，检测结果地下为1～2层最低55.2MPa、56.8MPa，均满足工程设计要求。
实例2：某工地现场搅拌，采用C30（配合比中Ⅱ级粉煤灰掺量为20%）混凝土浇灌现浇板，浇筑后发现表面浮浆现象严重，有一层黑色悬浮物，混凝土终凝后表面“起皮”，监理认为是粉煤灰掺量过大所致。经调查后发现，该工地由于未对进厂粉煤灰进行复检，配合比中的Ⅱ级粉煤灰烧失量、细度均已超出国家标准，故混凝土表面黑色悬浮物是由于粉煤灰烧失量过高所致。
实例3：某公司生产厂区路面硬化工程，采用C25（配合比中Ⅱ级粉煤灰掺量为15%）商品混凝土，硬化不足10天，施工方便反应混凝土表面有微裂缝，局部“起皮”，用扫帚扫完后有“起沙露石”现象，严重影响路面使用，甲方反应强烈，要求重新返工。施工方怀疑一是混凝土强度不够，二粉煤灰掺量过大导致混凝土表面“起皮”，要求相关部门检测，后经质检站人员取样检测后，混凝土强度完全符合要求。经查搅拌站配合比后，发现该配合比已应用于其它工程多次，且原材料没有显着变化，工程并未出现类似现象。后经调查，施工当天中午温度高达38℃，工人在施工过程中随意在混凝土中加水，导致混凝土坍落度过大，且二次收面时，由于混凝土表面失水过快，又再次浇水，使表层混凝土水灰比增大,强度有所降低。故以上现象与混凝土中粉煤灰掺量没有关系，属于施工不规范及养护不到位所造成。
实例4：某水下灌注桩工程采用C35混凝土（配合比中Ⅱ级粉煤灰掺量为22%），浇筑后试压7天强度为22.4MPa，达设计强度64%，达不到设计要求，认为配合比中粉煤灰掺量过大。经调查发现，该工地对试块采用临时搭棚养护，试件表面为锯末覆盖，采用人工浇水办法增加湿度，只有一支普通温度计测量温度，且晚上无人浇水也无人记录，陕北地区昼夜温差较大，温湿度根本达不到标准养护要求。于是将当天所做试件全部移至我公司养护室，结果7天强度为30.8MPa，达设计强度88%，完全符合配合比设计要求。
3、模拟试验
为了对以上情况进行进一步证实，我们通过搅拌站料场后墙及场地硬化工程进行了实体试验。后墙采用分段施工的方法，分别用C40-1、C40-2、C40-3分别施工三面墙，每面墙使用混凝土约7m3，共使用混凝土21m3，并采用不同的养护方法养护；地面采用C25-1、C25-2分别施工两块地面，地面厚度为20cm，每块使用混凝土约15m3，共使用混凝土30m3，采用同等养护方法。试验中所用原材料性能、混凝土配合比及回弹强度如下：
3.1原材料情况
3.1.1水泥：采用秦岭P.O32.5R及P.O42.5R水泥，物理性能见表1：
|
水泥品种及强度等级 |
细度0.08mm
筛余% |
标准稠度用水量% |
初凝时间min |
终凝时间min |
抗压强度Mpa |
抗折强度Mpa | ||
|
3d |
28d |
3d |
28d | |||||
|
P.O42.5R |
2.0 |
28.0 |
199 |
255 |
26.0 |
46.8 |
5.7 |
9.5 |
|
P.O32.5R |
1.8 |
27.6 |
170 |
237 |
23.3 |
38.0 |
4.8 |
8.2 |
3.1.2骨料：石子为铜川5～25mm连续级配石灰石，压碎值指标9%，石粉及含泥量合计为0.4%；砂子为二类中砂，细度模数2.6，含泥量≤2.0%
3.1.3粉煤灰：采用F类Ⅱ级及Ⅲ级两种（性能见表2）
|
项 目 |
粉煤灰级别指标（%） |
实测值（%） | |||
|
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅱ级粉煤灰 |
Ⅲ级粉煤灰 | |
|
细度(45µm方孔筛筛余),不大于% |
12.0 |
25.0 |
45.0 |
20.2 |
38.6 |
|
需水量比,不大于% |
95 |
105 |
115 |
102 |
113 |
|
含水量,不大于% |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
0 |
0.1 |
|
烧失量,不大于% |
5.0 |
8.0 |
15.0 |
3.8 |
11.6 |
3.2、配合比试验情况见表3、拌合物性能及回弹强度见表4
|
配比编号 |
单方混凝土材料用量(kg/m3) |
备注 | ||||||
|
自来水 |
水泥 |
中砂 |
石子 |
粉煤灰 |
外加剂 |
粉煤灰掺量 | ||
|
C40-1 |
170 |
360 |
720 |
1085 |
100 |
12.2 |
21.7% |
Ⅱ级粉煤灰
P.O42.5R |
|
C40-2 |
170 |
342 |
720 |
1085 |
118 |
11.8 |
26.0% |
Ⅱ级粉煤灰
P.O42.5R |
|
C40-3 |
170 |
460 |
720 |
1085 |
/ |
13.5 |
0 |
Ⅱ级粉煤灰
P.O42.5R |
|
C25-1 |
160 |
280 |
804 |
1112 |
75 |
8.8 |
21.1% |
Ⅱ级粉煤灰
P.O32.5R |
|
C25-2 |
168 |
280 |
804 |
1112 |
75 |
9.1 |
21.1% |
Ⅲ级粉煤灰
P.O32.5R |
|
配比编号 |
拌合物性能及混凝土养护情况 |
标准试件养护 28天强度 |
同条件试件养护28天强度 |
累计温度
600℃时实体
回弹强度 |
|
C40-1 |
粘聚性,保水性良好,三天后拆模,采用塑料薄膜覆盖,并浇水养护14天，14天后转入自然养护 |
54.2 |
46.1 |
45.7 |
|
粘聚性,保水性良好,硬化后立即拆模拆模后只浇水养护一次,无覆盖，14天后转入自然养护 |
37.9 |
38.2 | ||
|
C40-2 |
粘聚性,保水性良好, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆盖,并浇水养护14天，14天后转入自然养护 |
53.9 |
45.6 |
45.3 |
|
C40-3 |
粘聚性,保水性较好,但坍落度损失快, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆盖,并浇水养护14天，14天后转入自然养护 |
56.9 |
48.2 |
47.1 |
|
C25-1 |
粘聚性,保水性良好, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆盖,并浇水养护14天，14天后转入自然养护 |
32.6 |
28.2 |
27.2 |
|
C25-2 |
粘聚性,保水性不好,表面有泌水现象,且表层有黑色悬浮物, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆盖,并浇水养护14天，14天后转入自然养护 |
26.7 |
25.2 |
21.9 |
4、试验结果分析
1、通过比较配比C40-1、C40-2、C40-3实验结果说明，当混凝土胶凝材料总量不变时，掺入粉煤灰的混凝土强度略低于不掺粉煤灰混凝土强度，只要保持混凝土水胶比合理，混凝土粘聚性、保水性良好，粉煤灰掺量在一定范围内不会对混凝土强度有明显影响。混凝土回弹强度影响不大。
2、通过对C40-1配比施工的不同养护条件，可以看出养护条件对混凝土强度影响明显，养护不合理的混凝土强度显着下降。
3、通过配比C25-1、C25-2实验及实际观察说明，在掺用Ⅲ级粉煤灰时，有较粗黑色悬浮物，给人造成的表观现象是粉煤灰掺量过大,有上浮现象,但仔细观察后发现，上浮的全部是黑色粗颗粒，属于粉煤灰中未燃烧完全炭粒，而掺量同样Ⅱ级粉煤灰时,则不存在此现象。Ⅲ级粉煤灰较Ⅱ级粉煤灰不仅需水量增加，外加剂用量增大,混凝土拌合物出现表面泌水而影响混凝土表观，且会造成混凝土强度下降。
5、结论
1、粉煤灰质量合格且掺量在一定范围内，对混凝土强度有明显影响。
2、掺用粉煤灰的混凝土如果养护不当，其强度下降较不掺粉煤灰的混凝土更明显。
3、粉煤灰质地下降，尤其是细度及烧失量过大时，会造成混凝土强度明显降低，表面起皮，强度下降。
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