粉煤灰在部分混凝土工程中應(yīng)用實(shí)例探討
1、前言
大量的工程實(shí)踐證明,粉煤灰在混凝土中具有良好的技術(shù)效應(yīng)及經(jīng)濟(jì)效益。但在少數(shù)工程中由于粉煤灰質(zhì)量欠佳、施工配比及施工措施的不當(dāng),產(chǎn)生了一些質(zhì)量問(wèn)題,造成一些工程不敢合理?yè)接梅勖夯业默F(xiàn)象。本文通過(guò)近年來(lái)碰到的實(shí)際工程案例及模擬試驗(yàn)來(lái)說(shuō)明粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度及表面“起皮”等現(xiàn)象的影響。
2、工程實(shí)例
實(shí)例1:某工程框架剪力墻結(jié)構(gòu)地下室剪力墻采用C40(配合比中Ⅱ級(jí)粉煤灰摻量為27%)商品混凝土,攪拌站出廠取樣及工地現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)養(yǎng)28天混凝土強(qiáng)度均達(dá)到115%以上;但在實(shí)體回彈驗(yàn)收中,地下室1~2層混凝土強(qiáng)度最低為32.1MPa和34.6MPa,施工方認(rèn)為攪拌站混凝土中粉煤灰摻量過(guò)大。于是委托相關(guān)單位進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果地下為1~2層最低55.2MPa、56.8MPa,均滿足工程設(shè)計(jì)要求。
實(shí)例2:某工地現(xiàn)場(chǎng)攪拌,采用C30(配合比中Ⅱ級(jí)粉煤灰摻量為20%)混凝土澆灌現(xiàn)澆板,澆筑后發(fā)現(xiàn)表面浮漿現(xiàn)象嚴(yán)重,有一層黑色懸浮物,混凝土終凝后表面“起皮”,監(jiān)理認(rèn)為是粉煤灰摻量過(guò)大所致。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn),該工地由于未對(duì)進(jìn)廠粉煤灰進(jìn)行復(fù)檢,配合比中的Ⅱ級(jí)粉煤灰燒失量、細(xì)度均已超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),故混凝土表面黑色懸浮物是由于粉煤灰燒失量過(guò)高所致。
實(shí)例3:某公司生產(chǎn)廠區(qū)路面硬化工程,采用C25(配合比中Ⅱ級(jí)粉煤灰摻量為15%)商品混凝土,硬化不足10天,施工方便反應(yīng)混凝土表面有微裂縫,局部“起皮”,用掃帚掃完后有“起沙露石”現(xiàn)象,嚴(yán)重影響路面使用,甲方反應(yīng)強(qiáng)烈,要求重新返工。施工方懷疑一是混凝土強(qiáng)度不夠,二粉煤灰摻量過(guò)大導(dǎo)致混凝土表面“起皮”,要求相關(guān)部門檢測(cè),后經(jīng)質(zhì)檢站人員取樣檢測(cè)后,混凝土強(qiáng)度完全符合要求。經(jīng)查攪拌站配合比后,發(fā)現(xiàn)該配合比已應(yīng)用于其它工程多次,且原材料沒(méi)有顯著變化,工程并未出現(xiàn)類似現(xiàn)象。后經(jīng)調(diào)查,施工當(dāng)天中午溫度高達(dá)38℃,工人在施工過(guò)程中隨意在混凝土中加水,導(dǎo)致混凝土坍落度過(guò)大,且二次收面時(shí),由于混凝土表面失水過(guò)快,又再次澆水,使表層混凝土水灰比增大,強(qiáng)度有所降低。故以上現(xiàn)象與混凝土中粉煤灰摻量沒(méi)有關(guān)系,屬于施工不規(guī)范及養(yǎng)護(hù)不到位所造成。
實(shí)例4:某水下灌注樁工程采用C35混凝土(配合比中Ⅱ級(jí)粉煤灰摻量為22%),澆筑后試壓7天強(qiáng)度為22.4MPa,達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度64%,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,認(rèn)為配合比中粉煤灰摻量過(guò)大。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該工地對(duì)試塊采用臨時(shí)搭棚養(yǎng)護(hù),試件表面為鋸末覆蓋,采用人工澆水辦法增加濕度,只有一支普通溫度計(jì)測(cè)量溫度,且晚上無(wú)人澆水也無(wú)人記錄,陜北地區(qū)晝夜溫差較大,溫濕度根本達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)要求。于是將當(dāng)天所做試件全部移至我公司養(yǎng)護(hù)室,結(jié)果7天強(qiáng)度為30.8MPa,達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度88%,完全符合配合比設(shè)計(jì)要求。
3、模擬試驗(yàn)
為了對(duì)以上情況進(jìn)行進(jìn)一步證實(shí),我們通過(guò)攪拌站料場(chǎng)后墻及場(chǎng)地硬化工程進(jìn)行了實(shí)體試驗(yàn)。后墻采用分段施工的方法,分別用C40-1、C40-2、C40-3分別施工三面墻,每面墻使用混凝土約7m3,共使用混凝土21m3,并采用不同的養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù);地面采用C25-1、C25-2分別施工兩塊地面,地面厚度為20cm,每塊使用混凝土約15m3,共使用混凝土30m3,采用同等養(yǎng)護(hù)方法。試驗(yàn)中所用原材料性能、混凝土配合比及回彈強(qiáng)度如下:
3.1原材料情況
3.1.1水泥:采用秦嶺P.O32.5R及P.O42.5R水泥,物理性能見(jiàn)表1:
水泥品種及強(qiáng)度等級(jí) |
細(xì)度0.08mm
篩余% |
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量% |
初凝時(shí)間min |
終凝時(shí)間min |
抗壓強(qiáng)度Mpa |
抗折強(qiáng)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:石子為銅川5~25mm連續(xù)級(jí)配石灰石,壓碎值指標(biāo)9%,石粉及含泥量合計(jì)為0.4%;砂子為二類中砂,細(xì)度模數(shù)2.6,含泥量≤2.0%
3.1.3粉煤灰:采用F類Ⅱ級(jí)及Ⅲ級(jí)兩種(性能見(jiàn)表2)
項(xiàng) 目 |
粉煤灰級(jí)別指標(biāo)(%) |
實(shí)測(cè)值(%) | |||
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅱ級(jí)粉煤灰 |
Ⅲ級(jí)粉煤灰 | |
細(xì)度(45µm方孔篩篩余),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 |
燒失量,不大于% |
5.0 |
8.0 |
15.0 |
3.8 |
11.6 |
3.2、配合比試驗(yàn)情況見(jiàn)表3、拌合物性能及回彈強(qiáng)度見(jiàn)表4
配比編號(hào) |
單方混凝土材料用量(kg/m3) |
備注 | ||||||
自來(lái)水 |
水泥 |
中砂 |
石子 |
粉煤灰 |
外加劑 |
粉煤灰摻量 | ||
C40-1 |
170 |
360 |
720 |
1085 |
100 |
12.2 |
21.7% |
Ⅱ級(jí)粉煤灰
P.O42.5R |
C40-2 |
170 |
342 |
720 |
1085 |
118 |
11.8 |
26.0% |
Ⅱ級(jí)粉煤灰
P.O42.5R |
C40-3 |
170 |
460 |
720 |
1085 |
/ |
13.5 |
0 |
Ⅱ級(jí)粉煤灰
P.O42.5R |
C25-1 |
160 |
280 |
804 |
1112 |
75 |
8.8 |
21.1% |
Ⅱ級(jí)粉煤灰
P.O32.5R |
C25-2 |
168 |
280 |
804 |
1112 |
75 |
9.1 |
21.1% |
Ⅲ級(jí)粉煤灰
P.O32.5R |
配比編號(hào) |
拌合物性能及混凝土養(yǎng)護(hù)情況 |
標(biāo)準(zhǔn)試件養(yǎng)護(hù) 28天強(qiáng)度 |
同條件試件養(yǎng)護(hù)28天強(qiáng)度 |
累計(jì)溫度
600℃時(shí)實(shí)體
回彈強(qiáng)度 |
C40-1 |
粘聚性,保水性良好,三天后拆模,采用塑料薄膜覆蓋,并澆水養(yǎng)護(hù)14天,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
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澆水養(yǎng)護(hù)一次,無(wú)覆蓋,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
37.9 |
38.2 | ||
C40-2 |
粘聚性,保水性良好, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆蓋,并澆水養(yǎng)護(hù)14天,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
53.9 |
45.6 |
45.3 |
C40-3 |
粘聚性,保水性較好,但坍落度損失快, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆蓋,并澆水養(yǎng)護(hù)14天,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
56.9 |
48.2 |
47.1 |
C25-1 |
粘聚性,保水性良好, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆蓋,并澆水養(yǎng)護(hù)14天,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
32.6 |
28.2 |
27.2 |
C25-2 |
粘聚性,保水性不好,表面有泌水現(xiàn)象,且表層有黑色懸浮物, 三天后拆模,采用塑料薄膜覆蓋,并澆水養(yǎng)護(hù)14天,14天后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù) |
26.7 |
25.2 |
21.9 |
4、試驗(yàn)結(jié)果分析
1、通過(guò)比較配比C40-1、C40-2、C40-3實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,當(dāng)混凝土膠凝材料總量不變時(shí),摻入粉煤灰的混凝土強(qiáng)度略低于不摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度,只要保持混凝土水膠比合理,混凝土粘聚性、保水性良好,粉煤灰摻量在一定范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯影響?;炷粱貜棌?qiáng)度影響不大。
2、通過(guò)對(duì)C40-1配比施工的不同養(yǎng)護(hù)條件,可以看出養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度影響明顯,養(yǎng)護(hù)不合理的混凝土強(qiáng)度顯著下降。
3、通過(guò)配比C25-1、C25-2實(shí)驗(yàn)及實(shí)際觀察說(shuō)明,在摻用Ⅲ級(jí)粉煤灰時(shí),有較粗黑色懸浮物,給人造成的表觀現(xiàn)象是粉煤灰摻量過(guò)大,有上浮現(xiàn)象,但仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn),上浮的全部是黑色粗顆粒,屬于粉煤灰中未燃燒完全炭粒,而摻量同樣Ⅱ級(jí)粉煤灰時(shí),則不存在此現(xiàn)象。Ⅲ級(jí)粉煤灰較Ⅱ級(jí)粉煤灰不僅需水量增加,外加劑用量增大,混凝土拌合物出現(xiàn)表面泌水而影響混凝土表觀,且會(huì)造成混凝土強(qiáng)度下降。
5、結(jié)論
1、粉煤灰質(zhì)量合格且摻量在一定范圍內(nèi),對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯影響。
2、摻用粉煤灰的混凝土如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng),其強(qiáng)度下降較不摻粉煤灰的混凝土更明顯。
3、粉煤灰質(zhì)地下降,尤其是細(xì)度及燒失量過(guò)大時(shí),會(huì)造成混凝土強(qiáng)度明顯降低,表面起皮,強(qiáng)度下降。
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