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摘要：在混凝土中，掺入粉煤灰能实现对其拌和物可泵性、保水性及和易性等的改善，既能降低其水化热，又能提高其耐久性能，如：抑制碱-骨料反应、抗渗透及抗化学侵蚀等。在现代混凝土施工中，利用粉煤灰代替水泥现象普遍，因而要求设计出更好的配合比。基于此，本文对论述了普通波兰特水泥/粉煤灰、混凝土的配合比设计的方法，提出了强度不同的混凝土中的各种粉煤灰掺加比，以期供有关人士借鉴参考。
关键词：普通波特兰水泥；粉煤灰；混凝土；配合比；设计
目前，随着混凝土技术的不断发展，粉煤灰等掺合料越来越广泛地应用在混凝土中。作为一种具有活性的掺合料，粉煤灰既可以节约水泥，又可以改善混凝土性能，是一种非常重要的胶凝材料。而在现代混凝土中，普遍采用粉煤灰取代部分水泥。第一，粉煤灰中发生的微玻璃珠效应能提高其拌合物的质量。第二，能降低水化热、杜绝温差裂缝、减少部分水泥用量和提高企业经济效益。为此，下文进行了有关研究分析。
1 分析粉煤灰的性质和应用
1.1 性质
在火力发电厂中，煤粉燃烧后会产生一种灰色粉状的废渣，它就是粉煤灰，且为活性材料。无烟煤锅炉和一级燃烧煤产生的粉煤灰，其中含有的SiO2、Al2O3、Fe2O3及CaO的质量分数分别为45 %～60 %、20 %～35 %、5 %～10 %及5 %，且烧失量通常比15 %低。
粉煤灰的比重、松干密度及比表面积分别在1.9～2.4、500千克/立方米～750千克/立方米及210千克/立方米～580千克/立方米间。粉煤灰具有球形粒径及多孔结构特征，松散态的渗透性很好，其渗透系数远大于粘性土的渗透系数。在外部荷载的作用下，粉煤灰表现出一定的压缩性，其压缩变形远小于粘性土的。
1.2 应用
在水泥混凝土中，所用粉煤灰应是干燥的，并将粉煤灰磨细。粉煤灰广泛应用在粉煤灰质水泥混凝土的制造中，它能提高混凝土的基础性能，大幅度地改善其长期性能，而且还能延长混凝土结构的使用寿命，其意义非凡。
2 粉煤灰效应
2.1 活性效应
在粉煤灰中，其活性Al2O3和SiO2可以和由水泥水化反应生成的Ca（OH）2发生化学反应，生成与水泥水化产物类似的水化铝酸钙及硅酸钙，它们有利于混凝土发生硬化，能用作胶凝材料，提高混凝土的强度。
2.2 形态效应
通过高温燃烧，产生的粉煤灰颗粒，多为玻璃微珠。在混凝土中，将其掺入，能减少内摩阻力，进而使混凝土的实际用水量得以减少。
2.3 微骨料效应
在水泥浆内，微细的粉煤灰颗粒分布均匀，可以填充毛细孔及孔隙，进而优化混凝土的孔结构，提高其密实度。通过以上效应，粉煤灰能显著提高混凝土拌和物的抹面性、保水性、可泵性和和易性等，同时还可以降低混凝土的实际水化热，提高其耐久性能等。
3 在混凝土中掺入粉煤灰的一些规定
在混凝土工程中应用粉煤灰时，针对不一样的工程，相应的应选用等级合适的粉煤灰。
（1）Ⅰ级粉煤灰适合6米以下跨度的预应力钢筋混凝土和普通钢筋混凝土。
（2）Ⅱ级粉煤灰适合无筋混凝土和钢筋混凝土。
（3）Ⅲ级粉煤灰常用于无筋混凝土；对于C30以上的无筋混凝土，适合采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。
4 在混凝土中粉煤灰的掺入方法
4.1 等量取代
用粉煤灰代替混凝土中等质量的水泥。这种方法适用于Ⅰ级灰、大体积混凝土和超强混凝土工程。
4.2 超量取代
掺入粉煤灰的质量比其代替水泥的质量大，超出的粉煤灰会代替部分细骨料成分。在不影响掺入粉煤灰混凝土强度的同时，能减少细骨料的使用量。
4.3 外加
外加法的意思是在不改变混凝土水泥用量的前提下，外加一定量的粉煤灰，以便使混凝土拌和物的实际和易性得到提高。
5 粉煤灰混凝土配合比设计
（1）胶凝材料。针对小于C60的混凝土，结合设计等级要求以及混凝土坍落度要求等，确定合理的胶凝材料总用量，如表1 所示为用量变化情况。
表1胶凝材料用量选取表
（2）水胶比。每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值。
（3）用水量。结合混凝土的实际施工工艺标准，对用水量进行确定。需要在不改变混凝土工作性的基础上，尽可能减少用水量。
（4）在普通波特兰水泥中粉煤灰的比例。大量实践显示，如果不掺入外加剂或粉煤灰，在混凝土中，其水泥与胶凝材料量都稍高，其坍落度也稍小，而且和易性也不够，更严重的是混凝土强度普遍偏低；在掺入外加剂和粉煤灰时，确定胶凝材料的最初总量为525千克/立方米，在水泥中的粉煤灰比例分别为10%、20%、30%及40%，结果显示：混凝土粘性太高，坍落度也与要求不符；胶凝材料降至470千克/立方米，在水泥中的粉煤灰比例分别为15%、25%及40%，黏度降低了些，但仍无法与施工要求相符；将胶凝材料总量控制在330千克/立方米至480千克/立方米之间，并按30千克/立方米递增，与此同时，在水泥中的粉煤灰比例为10%、至60%，并按10%递增，如表2所示：混凝土的强度、坍落度、和易性和黏性均满足要求。因此，在胶凝材料总量确定后，结合混凝土的技术要求标准，在水泥中粉煤灰的百分比，能以10%为单位，在10%～60%间改变。
表2试拌试验结果表
（5）最佳砂率。通过使用最佳砂率，提高混凝土的和易性、减少胶凝材料用量且提高密实度。
（6）最终配合比。按照本文步骤，确定出满足施工要求的配合比以后，在进行施工前，通过试拌试验，结合强度，确定最终配合比。本文试验结果显示：降低了水泥用量，并提高了粉煤灰掺量。而且随着胶凝材料总量的增大，混凝土强度也逐渐增大，但是胶凝材料总量必须合理。虽然胶凝材料总量的增大会有利于强度的提高，但却不利于施工，而且甚至会导致混凝土发生塑性开裂。随着粉煤灰掺量的增加，混凝土强度逐渐降低，针对C30以上的混凝土，应采用小掺量（低于30%），针对小于C30的混凝土，应考虑大掺量（高于40%），以便减少水泥用量，而为了避免混凝土发生塑性开裂，可适当增加粉煤灰的掺量。
6 结 语
总之，通过掺入粉煤灰，能够显著提高混凝土的耐久性，优化水泥混凝土的孔结构，提高密实度、大幅降低水泥用量，减少混凝土的成本，其社会、经济效益巨大。而粉煤灰掺入量应合理，本文结果显示：在胶凝材料总量确定后，普通波特兰水泥中的粉煤灰百分比，能以10%为单位，在10%～60%间改变。
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论文作者:姚巧兰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/18
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 水泥论文; 材料论文; 用量论文; 水化论文; 和易论文; 《基层建设》2018年第23期论文;