第一篇：粉煤灰在混凝土中的應用

三、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微結構的特性及其對性能的影響后，就可以更好地認識粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下幾方面：

1）填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于粉煤灰的容重（表觀密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（質量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。

2）對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當混凝土水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

3）粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結晶發(fā)生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產物（與水泥中硅酸鹽的水化產物相同），而且加強了薄弱的過渡區(qū)，對改善混凝土的各項性能有顯著作用。

4）粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。

下面對粉煤灰在混凝土中的作用及其機理做一些具體地分析。

長期以來，國內外在混凝土中常摻有一定量粉煤灰，但作為水泥的替代材料，絕大多數情況下是以如下三種方式應用的：在早期強度要求很低，長期強度大約在25~35MPa的大體積水工混凝土中，大摻量地替代水泥使用；在結構混凝土里較少量地替代水泥（10~25%）；在強度要求很低的回填或道路基層里大量摻用。

對于粉煤灰的作用機理和應用技術，多年來進行了大量的研究工作，取得了不少進展，這些進展對粉煤灰在混凝土中的應用起了一定的推動作用。如摻用的方法從等量替代水泥，發(fā)展到超摻法、代砂法以及與化學外加劑同時使用的雙摻法。對于粉煤灰的作用機理，從主要是火山灰質材料特性的作用（消耗了水泥水化時生成薄弱的，而且往往富集在過渡區(qū)的氫氧化鈣片狀結晶，由于水化緩慢，只在后期才生成少量C-S-H凝膠，填充于水泥水化生成物的間隙，使其更加密實），逐步發(fā)展到分析它還具有形態(tài)效應、填充效應和微集料效應等。但無論哪一方面的研究成果，似乎都改變不了這樣一個事實：在混凝土中摻粉煤灰要降低混凝土的強度，包括28天齡期以后一段時間里的強度，其他性能當然也相應受到不同程度的影響，而且這些影響要隨著摻量的增大而加劇。這個事實始終禁錮著粉煤灰在混凝土中，尤其是結構混凝土中的摻量，而且似乎形成了這樣一種成見：摻用粉煤灰是以犧牲結構混凝土的品質為代價的。

事實上，如前所述，由于高效減水劑的應用，使混凝土的水膠比可以大幅度降低，從而使摻用粉煤灰的效果大為改善，使大摻量粉煤灰混凝土的性能能夠大幅度地提高。

1）水膠比的影響 水膠比的上述變化為什么影響這么大呢？在高水膠比的水泥漿里，水泥顆粒被水分隔開（水所占體積約為水泥的兩倍），水化環(huán)境優(yōu)異，可以迅速地生成表面積增大1000倍的水化物，有良好地填充漿體內空隙的能力。粉煤灰雖然從顆粒形狀來說，易于堆積得較為密實，但是它水化緩慢，生成的凝膠量少，難以填充密實顆粒周圍的空隙，所以摻粉煤灰水泥漿的強度和其他性能總是隨摻量增大（水泥用量減少）呈下降趨勢（當然在早齡期就更加顯著）。

在低水膠比的水泥漿里情況就不一樣了。不摻粉煤灰時，高活性的水泥因水化環(huán)境較差，即缺水而不能充分水化，所以隨水灰比下降，未水化水泥的內芯增大，生成產物量下降，但由于顆粒間的距離減小，要填充的空隙也同時減小，因此混凝土強度得到迅速提高。這種情況下用粉煤灰代替部分水泥，在低水膠比條件下（例如0.3左右），水泥的水化條件相對改善，因為粉煤灰水化緩慢，使混凝土實際的“水灰比”增大，水泥的水化因而加快，這種作用機理隨著粉煤灰的摻量增大愈加明顯（例如摻量為50%左右，初期實際水灰比則接近0.6），水泥水化程度的改善，則有利于粉煤灰作用的發(fā)揮，然而與此同時，需要粉煤灰水化產物填充的空隙已經大大減小，所以其水化能力差的弱點在低水膠比條件下被掩蓋，而它降低溫升等其它優(yōu)點則依然起著有利于混凝土性能的作用。以上所述低水膠比下粉煤灰作用的變化，我們可以用一個“動態(tài)堆積”的概念來認識，這是相對于長期以來沿用的靜態(tài)堆積而言的。即通常在選擇原材料和配合比時，是以各種原材料在加水之前的堆積盡量密實為依據的，但是當加水攪拌后，特別是在低水膠比條件下，如何通過粉狀顆粒水化的交叉進行，使初始水膠比盡量降低，混凝土單位用水量盡量減少，配制出的混凝土在密實成型的前提下，經過水化硬化過程，形成的微結構應該是更為密實的。上述大摻量粉煤灰混凝土的例子中，每方混凝土的用水量僅100kg左右，要比目前配制普通混凝土少幾十公斤，就是明顯的證據。有人曾進行過低水灰比（水膠比）摻/不摻粉煤灰凈漿的結合水測定試驗[6]：摻有30%粉煤灰，水膠比為0.24的凈漿，要比水灰比為0.24的純水泥漿在28d時的結合水還多，證實上述摻粉煤灰后改善了水泥在低水灰比條件下水化程度的說法。因此低水膠比條件下，大摻量粉煤灰混凝土的強度發(fā)展與空白混凝土接近，而后期仍有一定幅度的增長，在一定范圍內隨摻量變化的影響不大。當然，粉煤灰代替水泥用量大了，由于起激發(fā)作用的氫氧化鈣含量減少，使粉煤灰的水化條件劣化，所以在不同條件下存在一最佳粉煤灰摻量，并不是越大越好。

2）溫度的影響 眾所周知，溫度升高時水泥水化的速率會顯著加快。研究表明：與20℃相比，30℃時硅酸鹽水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年來大型、超大型混凝土結構物的建造，構件斷面尺寸相應增大；混凝設計土強度等級的提高，使所用水泥標號提高、單位用量增大；又由于水泥生產技術的進展，使其所含水化迅速的早強礦物硅酸三鈣含量提高、粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化時產生的溫升明顯加劇，溫峰升高。舉一個典型的例子：97年北京一棟建筑物底層斷面為1.6m×1.6m的柱子，模板采用9層膠合板材料，施工季節(jié)為夏季，混凝土澆筑后柱芯的溫峰達到110℃。

在達到溫峰后的降溫期間，混凝土產生溫度收縮（也稱熱收縮）引起彈性拉應力；另一方面，混凝土水膠比的降低，又會使因水泥水化產生的自身收縮增大，同樣產生彈性拉應力；而混凝土的水灰比（水膠比）降低，早期水化加快，混凝土的彈性模量隨強度的提高而增大，進一步加劇了彈性拉應力增長；與此同時，混凝土的粘彈性，即對于彈性拉應力的松弛作用卻顯著地減小，這一切，都導致近些年來許多結構物在施工期間，模板剛拆除或以后不久就發(fā)現表面大量裂縫。除了凝固前的塑性裂縫以外，硬化混凝土早期出現的裂縫往往深而長（實際上不可見裂縫的長度和深度，要遠比可見裂縫大得多）。為了防止可見裂縫的出現，目前常采取外包保溫措施，以減小內外溫差，這種做法被認為是有效措施而迅速地得到推廣。但是沒有注意到：由于外保溫阻礙了混凝土水化熱的散發(fā)，加劇了體內的溫升，混凝土體溫度升高，使水泥水化加速，早期強度發(fā)展更加迅速，因此也更容易出現裂縫，只是由于鋼筋的約束和對應力的分散作用，使少量寬而長的可見裂縫轉變?yōu)榇罅糠稚⒌牟豢梢娏芽p，它們將為侵蝕性介質提供通道，影響結構混凝土的耐久性。同時較大的彈性拉應力還可能引起鋼筋達到屈服點而滑移，從而可能影響結構的使用功能。

與水泥相比，粉煤灰受溫度影響更為顯著，即溫度升高時它的水化明顯加快。所以當混凝土澆注時環(huán)境溫度與混凝土體溫度較高時，對純水泥混凝土來說，由于溫升帶來不利的影響，而對摻粉煤灰混凝土來說，則不僅溫升下降，減小了混凝土因溫度開裂的危險，同時由于加快火山灰反應，還提高了28天強度。舉一個很有意思的例子：德國在修建一條新鐵路時，其隧道襯砌曾嚴重地開裂，當時要求混凝土10h強度不低于12MPa；后來修改了規(guī)定：以隔熱的立方模型澆注的試件12h最高強度為6MPa；如果超過了，就要增加粉煤灰的摻量來更多地代替水泥。

以上說明：由于混凝土技術的進展，使混凝土可以在比較低的水膠比條件下制備，這就使粉煤灰在混凝土中的作用出現顯著地變化。而近些年來水泥活性增大、混凝土設計等級提高促使水泥用量增大，以及構件斷面尺寸加大，在混凝土體溫度上升的前提下，進一步促進了粉煤灰在混凝土中作用的發(fā)揮，以至可以說：粉煤灰在許多情況下可以起到水泥所起不到的作用，成為優(yōu)質混凝土必不可少的組分之一。

3）室內試驗與現場澆注 長期以來，人們對于混凝土強度——其質量控制主要指標（通常也就是唯一指標）的評價，一直是根據在實驗室里制備的小試件（由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現在的100×100×100mm），經規(guī)定齡期的標準養(yǎng)護（20±3℃；RH≥90%），然后在試驗機上破型得到的數據進行。Idorn[7]在91年曾擬文指出：在特定實驗室條件下取樣制備試件進行試驗作為控制質量的方法，而不去開發(fā)以物理化學為科學依據的控制方法，是不合乎當今時代的錯誤。

試驗室制備的試件與工程中澆筑構件的實際情況存在著明顯的差異：

1）制備試件時的成型條件與工程實際振搗密實的情況不相符，因此不能反映實際結構物中混凝土的振實程度（孔隙率）、沉降程度（離析、泌水）等；

2）試件養(yǎng)護時的溫、濕度與實際構件的情況不同，而這種差異隨著現代工程結構斷面尺寸明顯增大、施工中忽視養(yǎng)護的情況使反差更加劇。如前所述，混凝土構件體內的溫升及其對

3）室內試驗與現場澆注 室內試驗結果要反映工程施工中混凝土澆筑的實際情況。

長期以來，人們對于混凝土強度——其質量控制主要指標（通常也就是唯一指標）的評價，一直是根據在實驗室里制備的小試件（由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現在的100×100×100mm），經規(guī)定齡期的標準養(yǎng)護（20±3℃；RH≥90%），然后在試驗機上破型得到的數據進行。Idorn[6]在91年曾擬文指出：在特定實驗室條件下取樣制備試件進行試驗作為控制質量的方法，而不去開發(fā)以物理化學為科學依據的控制方法，是不合乎當今時代的錯誤。

試驗室制備的試件與工程中澆筑構件的實際情況存在著明顯的差異：

1）制備試件時的成型條件與工程實際振搗密實的情況不相符，因此不能反映實際結構物中混凝土的振實程度（孔隙率）、沉降程度（離析、泌水）等；

2）試件養(yǎng)護時的溫、濕度與實際構件的情況不同，而這種差異隨著現代工程結構斷面尺寸明顯增大、施工中忽視養(yǎng)護的情況使反差更加劇。如前所述，混凝土構件體內的溫升及其對混凝土水化過程的不利影響、隨后降溫時的變形以及產生的內應力，小試件是反映不出來的，更無法反映上述普通混凝土與大摻量粉煤灰混凝土在溫升影響下的反差（純水泥混凝土后期強度比小試件偏低，而大摻量粉煤灰混凝土強度發(fā)展加速和提高）。

3）自由變形的試件和受配筋及其他條件約束的實際構件，在現代結構配筋曰益密集、混凝土水膠比明顯降低的情況下，對結構混凝土性能產生的影響差異加大：試件在初齡期自身收縮增大時，強度會呈提高趨勢；而實際結構中混凝土早期強度提高（彈性模量增大）、自身收縮加劇時，則因變形受約束，引起很大的拉應力從而導致開裂，強度與耐久性降低。

以上說明：室內試驗結果難以完全反映工程施工中混凝土澆筑的實際情況。正是從這個角度出發(fā)，許多國家從事混凝土技術研究時，越來越重視足尺試驗（與實際結構物尺寸相同或者成比例縮小）和對于實際結構物的現場檢測。如上所述，其結果正和小試件的相反。對于大摻量粉煤灰混凝土，或者從更廣泛的意義上來說，在混凝土技術領域里的研究方面，我們與先進國家的差距，可能更突出地反映在這些問題上（當然還有其他方面的，例如配制混凝土時所用骨料的變異性大，因此試驗結果的重現性差；室內試驗混凝土的攪拌、成型和養(yǎng)護條件有待改善等等），而不是如有些人誤認為的：因為國內粉煤灰、水泥、外加劑等原材料的質量存在著很大差距，因此得不出類似結果。

四、大摻量粉煤灰混凝土

既然粉煤灰在混凝土中的作用如此重要，為什么粉煤灰混凝土，主要是大摻量粉煤灰混凝土長時間得不到推廣呢？在這里提出一個新的看法：目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中的摻量限制（例如25%），對配制中低強度的混凝土來說，恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的摻量。換句話說，粉煤灰必須用大摻量，才能發(fā)揮良好的效果。這是為什么呢？

如上所述，摻用粉煤灰要想取得良好效果，水膠比必須低，而中低強度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。這種條件下，即使摻用再好的減水劑，水灰比（水膠比）也只能在0.50左右。因為再減小時，漿體體積就滿足不了填充骨料空隙并形成足夠厚度潤滑層的需要。當摻加粉煤灰時，由于它比水泥輕，等重量替代水泥時可以增大膠凝材料的體積，所以可以使混凝土的水膠比降低。但是當其摻量較小時（如規(guī)定的25%以內），增大膠凝材料的體積有限，降低水膠比的作用也就有限。前面談到的加拿大CANMET進行的大摻量粉煤灰混凝土性能之所以優(yōu)異，正是因為它在膠凝材料用量為350kg/m3的條件下，粉煤灰占到57%以上，從而將水膠比降低到0.30左右獲得的結果。我們重復了它的膠凝材料比例進行試驗，因此也得到了類似的效果。

大摻量粉煤灰混凝土不僅強度發(fā)展效果良好，而且各種耐久性能也十分優(yōu)異。由于能夠明顯降低水化溫升，也大大減小了混凝土早期出現開裂的危險，可以說是一種適用于除了早期強度要求非常高以外，能夠滿足各種工程條件，尤其是侵蝕性嚴酷環(huán)境要求的高性能混凝土。例如公路路面板、橋面板就是這樣一類結構，不僅工作環(huán)境嚴酷，而且需要耐磨性良好。大摻量粉煤灰混凝土的后期強度增長幅度大，恰好滿足了這樣的要求——強度和耐磨性隨著時間不斷增長。但是目前的耐磨性試驗不適宜于判斷這種混凝土的耐磨性，因為通常就在28天齡期進行快速試驗——用鋼球在試件上快速旋轉產生的磨耗量來評價。這也說明：推廣新材料、新技術需要伴隨試驗評價方法的改進。

當然，任何事物都有它的兩面性，大摻量粉煤灰混凝土也存在局限性。其中，粉煤灰—水泥—化學外加劑之間的相容性，表現為混凝土水膠比能否有效地降低，使粉煤灰能充分發(fā)揮作用，自然是應用這種混凝土首先要檢驗的問題。一般來說，當水膠比只能在0.40以上時，在中等強度要求的混凝土中使用的效果就可能成問題了。其次，由于大摻量粉煤灰混凝土的水泥用量大幅度減少，因此對于水泥質量的穩(wěn)定性和粉煤灰品質的穩(wěn)定性就比較高，當兩者的質量產生波動時，會給使用效果帶來明顯的影響。不過大摻量粉煤灰混凝土的水膠比較低這一特性，也有減小混凝土性能波動的益處。同時，從拌合物的工作度檢驗中，操作人員比較易于獲得粉煤灰質量發(fā)生了波動的信息，便于及時采取措施減小或避免損失。此外，工程所在地附近一定半徑范圍里，有可以適用的粉煤灰來源也十分重要，過長的運輸距離不僅使粉煤灰使用費用增加，也給及時滿足工程對粉煤灰貨源的需求帶來困難。

另外，在使用大摻量粉煤灰混凝土時，需要注意以下施工條件和事項：

1）配制混凝土的骨料級配良好，以減小空隙率，利于水膠比降低，保證使用效果；

2）必須采用強制性攪拌機拌合這種混凝土，以保證其均勻性，由于它比較粘稠，在出機口、罐車進料口、入泵口以及攤鋪過程要采取相應措施；

3）混凝土坍落度應控制比普通混凝土減小（不影響泵送與震搗）；澆注后，要及早噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋外露表面，但一般情況下無需噴霧或澆水養(yǎng)護；

4）氣溫過低時，要采用保溫養(yǎng)護措施，且適當延緩拆模時間，使混凝土硬化和強度發(fā)展?jié)M足施工需要。

五、混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展

混凝土材料是當今用量最大、用途最廣泛的建筑材料，據統(tǒng)計，每年全世界的耗用量接近100億噸。如此巨大的用量，伴隨著生產、使用過程帶來礦石資源、能源的消耗，以及對大氣和環(huán)境造成的污染，已引起全世界業(yè)內的關注。

我國的水泥產量多年來居世界首位，占1/3以上。同時我國粉煤灰的年排量也是居世界首位。由于發(fā)展基礎設施建設的需要，有關部門仍在計劃投資建設更多水泥廠。過去在混凝土里摻用粉煤灰，是為了節(jié)約水泥、降低工程材料費用，今天對混凝土摻用粉煤灰的認識，應該提高到保護環(huán)境、保護資源，使混凝土材料可長久地持續(xù)應用于基礎設施建設中的高度上來認識。

大摻量粉煤灰混凝土不僅可以改善混凝土的各項性能，延長混凝土結構的使用壽命，同時可以大幅度減小耗費能源多、污染環(huán)境嚴重的硅酸鹽水泥用量，因此也是一種綠色混凝土。從這個角度出發(fā)，推廣大摻量粉煤灰混凝土在我國土木建筑工程中的應用，是一件于國于民有顯著效益的事業(yè)，必定有強大的生命力，有廣闊的發(fā)展前景。

第二篇：粉煤灰在建筑材料中的應用

粉煤灰在建筑材料中的應用

摘 要：當前，隨著我國社會經濟與電力行業(yè)的不斷發(fā)展，粉煤灰的排放量也日益增加。從傳統(tǒng)的角度而言，粉煤灰屬于燃煤排放的主要固體廢棄物，其不僅不具備任何利用價值，更是會對環(huán)境造成嚴重影響。但是，隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，粉煤灰逐漸在建材、農業(yè)等領域中得到廣泛的應用。文章即主要針對粉煤灰在建筑材料中的應用做了具體探討。

關鍵詞：粉煤灰；建筑材料；應用

粉煤灰作為發(fā)電、工業(yè)生產的主要廢棄物，若是未能夠對其進行有效處理，必然會導致生態(tài)環(huán)境的破壞，威脅人們的身體健康。因此，如何有效處理粉煤灰，成為了社會關注的一大焦點問題。近些年，通過粉煤灰生產相應的節(jié)能環(huán)保建筑材料產品，成為了國家大力扶持的產業(yè)。粉煤灰概述

1.1 粉煤灰

粉煤灰主要是一種混合體，其主要構成物包括結晶體、玻璃體以及少量的未燃碳。粉煤灰中存在的主要氧化物如下所示：TiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、SiO2，其中，最主要的成分為SiO2，其所占比例約為43%～56%；其次則是Al2O3，其所占比例約為20%～35%；再次，則是Fe2O3，所占比例約為4%～10%。一般來說，粉煤灰的密度是2～2.3kg/m3，松散干容重是550～800kg/m3，細度是2700～3500cm2/g，孔隙率是60～75%，而燃煤種類、方式、燃燒溫度的不同，均會對其物理性能產生一定的影響。

1.2 粉煤灰的綜合利用

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，資源危機問題日益突出，人們越來越重視“廢棄物”的利用，粉煤灰即是在此背景下，被廣泛應用于冶金、建材、交通、化工等等多個領域中。其中，在建筑領域中，粉煤灰主要具有高活性、表面積小、內部存在大量球形或微球狀顆粒、能夠提高混凝土凝結性能等優(yōu)點。粉煤灰在建筑材料中的應用分析

在建材領域中，粉煤灰的利用方法與途徑十分多樣，下文對此進行了具體論述。

2.1 粉煤灰在混凝土中的應用

對于混凝土而言，粉煤灰是一種十分優(yōu)質的活性摻和料。一方面，粉煤灰自身質量輕、化學性質穩(wěn)定，價格低廉，具有很好的經濟效益；另一方面，粉煤灰的使用可以有效降低黏土、水泥等材料的使用量，從而降低混凝土使用成本。

在混凝土中摻入適量的粉煤灰，主要可以改善混凝土和易性，增強其抗彎、抗壓、抗蝕、抗?jié)B性能，其具體效應主要表現在以下幾個方面：第一，取代效應。粉煤灰作為一種摻合料加入到混凝土中，能夠起到取代部分水泥的作用，從而減少水泥熟料的量。而水泥熟料的使用量有效減少后，混凝土的耐蝕性、耐熱性等均可得到一定提高，同時其水熱化的降低，可以起到降低混凝土施工裂縫發(fā)生率的作用。第二，火山灰效應。混凝土中粉煤灰的火山灰效應主要表現在以下幾個方面：一是實現了混凝土水化物氫氧化鈣的消耗，從而降低混凝土水化熱；二是二次水化的產物，能夠充分填充在混凝土的毛細孔當中，從而起到細化孔隙、提高混凝土密實性的效果。值得注意的是，二次水化的產物還可以有效縫合混凝土前期出現的裂縫，提高混凝土施工質量。第三，形態(tài)效應。形態(tài)效應主要指的是粉煤灰顆粒外貌形態(tài)效應，其主要包括表面狀態(tài)、形狀、以及粒度分布等。一般情況下，若是粉煤灰粒度適宜，表面致密光滑，則粉煤灰減水性良好；若是粉煤灰粒度比較細，表面致密光滑的玻璃釉狀物質被破壞，則粉煤灰的活性高，水化反應快。

2.2 粉煤灰在墻體材料中的應用

當前，不少新型建筑材料中均應用了粉煤灰，例如：蒸壓粉煤灰磚即為我國當前重點推廣應用的節(jié)能環(huán)保墻體材料。蒸壓粉煤灰磚的原材主要是粉煤灰和石灰，根據實際情況，也可以加入適當的骨料、石膏。一方面，蒸壓粉煤灰磚具有重量輕、隔熱保溫效果好的優(yōu)點，有利于建筑節(jié)能；另一方面，蒸壓粉煤灰磚強度高、抗?jié)B透能力強，其單塊抗壓強度可達16.0MPa，因此可以廣泛代替實心粘土磚，起到節(jié)約能源、保護環(huán)境的作用。

2.3 粉煤灰在建筑玻璃材料中的應用

2.3.1 泡沫玻璃。泡沫玻璃的主要是在各種的礦物廢渣中加入一定的發(fā)泡劑、助熔劑等等，將其混合倒入特定模具，通過預熱、熔融、發(fā)泡以及冷卻等一系列工序后所得到的多孔玻璃材料。當前，利用粉煤灰和碎玻璃所制成的泡沫玻璃具有質量輕、強度高、保溫性能的優(yōu)點。同時，由于此種泡沫玻璃實現了粉煤灰的再次利用，具有顯著的社會、生態(tài)效益。此外，由于泡沫玻璃的形狀可以根據不同的工程需要而定，因此其適用性極為廣泛。

2.3.2 粉煤灰微晶玻璃。粉煤灰微晶玻璃主要是將粉煤灰進行晶化熱處理（可加或不加晶核劑），從而使得其由單一玻璃轉變?yōu)槲⒕嗯c玻璃相均勻分布的復合材料。當前，粉煤灰微晶玻璃常用的制作工藝主要由以下三種：燒結法、熔融法以及壓延法。粉煤灰微晶玻璃與天然石材相比，其強度、硬度更高、耐磨性好、化學穩(wěn)定性好，因此十分適用于建筑內墻、地面、柱石以及外墻的裝飾施工。做好粉煤灰應用的有效措施

3.1 轉變思想觀念

在傳統(tǒng)的觀念中，粉煤灰僅僅是電力生產的廢物，其不僅沒有任何的利用價值，還會對自然環(huán)境造成一定的污染。因此，若是想要實現粉煤灰在建筑材料中的有效利用，必須擺脫此種觀念，充分認識到粉煤灰的價值所在，只要采取一定的技術手段，即可將其轉變?yōu)樵偕馁Y源，為我國節(jié)能建筑、生態(tài)建筑的發(fā)展添磚加瓦。

3.2 出臺優(yōu)惠政策

對于我國而言，促進粉煤灰廣泛應用，有利于促進我國建筑節(jié)能的不斷發(fā)展，獲得良好的生態(tài)、經濟、社會效益。因此，國家必須出臺鼓勵性及懲罰性的政策，規(guī)范建筑領域中對于粉煤灰的使用，從而實現其價值的充分發(fā)揮。特別是通過相應的所得稅、增值稅等優(yōu)惠政策的利用，可以有效調動建材企業(yè)、施工企業(yè)對于粉煤灰的應用積極性，從而使得其能夠主動調整自身建材使用結構，更為廣泛地應用新型環(huán)保材料。

3.3 推動技術進步

對于我國相關部門及建筑企業(yè)而言，其必須充分認識到當前我國對于粉煤灰的利用依舊處于一個較低的水平，與發(fā)達國家的差距較遠。針對此種情況，我國應積極借鑒、吸收國外先進產品技術，加大粉煤灰利用的研究力度，從而有效提高粉煤灰的利用效率，使其在建筑行業(yè)中發(fā)揮出更大的作用。結語

綜上所述，粉煤灰的有效利用不僅實現了經濟效益的提高，更是有效保護了環(huán)境，避免粉煤灰的隨意排放導致河流、空氣的污染。其中，將粉煤灰應用于建筑材料中，不失為一個有效的措施。但是，當前我國的粉煤灰利用效率依舊較低，國家必須通過政策鼓勵，推動技術進步，已獲得更多的、實用的新型建筑材料。

參考文獻

[1] 張艷榮.粉煤灰在建筑材料中的資源化利用[J].中國建材科技，2008，17（4）：65-67.[2] 劉淑芳.粉煤灰在新型建筑材料中的應用[J].遼寧工程技術大學學報：自然科學版，2011（30）：57-59.[3] 李祖明.淺析粉煤灰在新型建筑材料中的利用[J].建材發(fā)展導向，2011，09（15）：7.

第三篇：粉煤灰在混凝土中的研究綜述

粉煤灰在混凝土中的研究綜述

一、引言

早在2000多年前的古羅馬時期，人類就用火山灰與石灰混合作為膠凝材料，建造了許多雄偉的建筑物，例如萬神殿，其直徑為44m的半球形穹頂就使用了12000噸這種膠凝材料和凝灰?guī)r輕骨料拌合而成的混凝土；還有聞名于世的圓形劇場等，這些建筑現在仍然安然無恙，2000年還有報道意大利人正在翻修圓形劇場，準備在那里面舉行盛大的演出。今天在混凝土中摻用的粉煤灰，也是一種火山灰材料，大量的實踐證明：摻用粉煤灰的混凝土，其長期性能得到大幅度的改善，對延長結構物的使用壽命有重要意義。

二、粉煤灰的有關信息

粉煤灰是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細顆粒粉末，是工業(yè)“三廢”之一，目前，我國年排放粉煤灰約11000萬噸，利用率為42%，主要應用在建材、建工、筑路、回填方面。隨著工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應用粉煤灰不僅能節(jié)約土地和能源，而且能保護和治理環(huán)境。粉煤灰作為一種人工 火山灰質材料，在混凝土中作為摻和料，可以改善性能，節(jié)約水泥，提高工程質量和降低成本，為了更好地應用粉煤灰混凝土，現將粉煤灰混凝土的性能及應用試驗研究成果綜述如下。

三、粉煤灰在混凝土中產生的效應

（一）和易性效應。混凝土和易性主要受漿體的體積、水灰比、配合比設計、骨料的級配、形狀、孔隙率等因素影響，其中粉煤灰是影響混凝土和易性的重要因素。由于粉煤灰在混凝土中特性之一是增大漿體的體積（相同質量粉煤灰的體積要比水泥約大30%）。如果我們在混凝土中較好的利用粉煤灰特性，用粉煤灰取代等重量的水泥（根據強度要求按重量比大于1：1用粉煤灰取代水泥時，又稱超量取代），多加的粉煤灰增大了細屑含量，因此增大了漿體－-骨料比。大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體－-骨料間的界面磨擦，在骨料的接觸點起滾珠軸承效果，從而改善了混凝土的和易性。

（二）泌水效應。粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性。同時，粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下，會使混凝土的用水量有不同程度的降低。因而，摻用粉煤灰對防止混凝土的泌水是有利的。

（三）拌和物引氣作用效應。混凝土的空氣含量一般在３％以內，與水泥的細度、骨料形狀、級配以及震搗密實的程度等有關。當混凝土中摻入粉煤灰時，由于細屑組分的影響會使混凝土的空氣含量減少１％左右。對燒失量超過６％的粉煤灰，由于碳顆粒在冷卻過程中變成了封閉的玻璃態(tài)，因而防止了對引氣劑的吸附，保持了混凝土拌和物的原有含氣量。

（四）凝結時間效應。摻粉煤灰的混凝土雖然初凝、終凝一般都能滿足規(guī)范要求，但由于受其摻量、細度、化學成分等因素影響，混凝土會出現凝結時間延長，導致出現緩凝現象。然而，與水泥性能、用水量、環(huán)境溫度、濕度等因素相比，粉

煤灰對混凝土凝結時間的影響是極小的。

（五）抗壓強度效應。混凝土的抗壓強度主要取決于水灰比，對摻與不摻粉煤灰的混凝土，如果二者的早期強度相同，則粉煤灰混凝土的后期強度將高于不摻的，粉煤灰對混凝土有三重影響：減少用水量、增大膠結料含量和通過長期火山灰反應提高強度。

當原材料和環(huán)境條件一定時，摻粉煤灰混凝土的強度增長主要決定于粉煤灰的火山灰效應，即粉煤灰中玻璃態(tài)的活性氧化硅、氧化鋁與混凝土的水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成堿度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣。一些研究認為：粉煤灰在混凝土中，當Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發(fā)生火山灰效應。但由于在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒之間存在著水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰的活性成分反應，反應產物在層內逐漸聚集，水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時，不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯系，從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長，這就是摻粉煤灰的混凝土早齡期強度較低，后齡期強度增長較多的主要原因。

（六）水化熱效應。混凝土中水泥的水化反應是放熱反應。在混凝土中摻入粉煤灰可以降低水化熱，原因是減少了水泥的用量。水化放熱的多少和速度取決于水泥的物理、化學性能和摻入粉煤灰的量。

由于近年來大型、超大型混凝土結構的建造，構件斷面尺寸相應增大；混凝土設計強度等級提高，使所用水泥等級提高，單位用量增大；又由于實行水泥新標準后，使早強礦物硅酸三鈣含量提高，粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化過程溫升明顯加劇，溫峰升高。在達到溫峰后的降溫期間，混凝土產生溫度收縮（也稱熱收縮）引起彈性拉應力；另一方面混凝土的水灰比（水膠比）降低，早期水化加快，混凝土的彈性模量隨強度提高而增大，進一步加劇彈性拉應力增長。這是導致近些年來許多結構物在施工期間，模板剛拆除時就發(fā)現大量裂縫的原因。這種硬化混凝土早期出現的裂縫往往深而長，為了防止可見裂縫的出現，通常采取外包保溫的方法，以減少內外溫差，因而被認為是有效措施得到迅速推廣。但卻忽略了，由于外保溫阻礙了混凝土水化熱的散發(fā)，進一步加劇體內的溫升，使混凝土體內溫度繼續(xù)升高，水泥水化加速，早期強度發(fā)展更加迅速，因此也更容易出現裂縫，只是由于鋼筋的約束和對應力的分散作用，使少量寬而長的可見裂縫轉化為大量分散的不可見裂縫，它們將為侵蝕性介質提供通道，影響結構的使用功能。

與純水泥混凝土一樣，摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度升高而加快，強度發(fā)展也因此加快。這使得粉煤灰混凝土，包括大摻量粉煤灰混凝土的強度發(fā)展在低水膠比的條件下，很快通過最初的緩慢凝結與硬化期，強度的發(fā)展迅速加快。有研究資料表明摻適當比例的粉煤灰后，不僅溫升可以降低，使混凝土因溫度收縮和開裂的危險減少，同時由于溫升相同，其抗壓強度在3d之前就超過了不摻粉煤灰類混凝土。

（七）凍融耐久性效應。當粉煤灰質量較差、粗顆粒多、含碳量高時，都會對混凝土抗凍融性有不利影響。質量差的粉煤灰隨摻量的增加，其抗凍融耐久性劇烈降低。但當摻用質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，則可以收到改善抗凍融耐久性的效果。試驗資料表明，摻粉煤灰的混凝土水灰比在0.50以下，粉煤灰摻量在30%以內，混凝土抗凍融耐久性降低較少。此外，摻粉煤灰的混凝土只要抗壓強度與含氣量與不摻粉煤灰的混凝土相同，即在等強度、等含氣量條件下，摻粉煤灰混凝土與不摻粉煤灰混凝土具有相等的抗凍融耐久性。關鍵在于混凝土引氣后硬化混凝土中存在均勻分布的微氣孔，這些微氣孔在混凝土受凍時可容納水結冰時所增大的部分體積。使混凝土免于因冰脹作用而破壞。

（八）炭化和鋼筋阻銹效應。通過長期研究和工程實踐，尤其是近年來的工程調研資料表明，防止摻粉煤灰混凝土炭化，首要因素是確保粉煤灰混凝土的密實度。密實度差的不摻粉煤灰的混凝土同樣有碳化問題。研究和調查結果表明，當用礦渣水泥摻15%粉煤灰，普通水泥摻20%粉煤灰，硅酸鹽水泥摻25%粉煤灰時，采用超量取代法設計混凝土配合比，滿足等稠度和等強度的要求時，摻粉煤灰的混凝土抗碳化性能、鋼筋銹蝕性能與不摻粉煤灰混凝土相比均明顯增大。

過去曾有人提出，粉煤灰含硫是否會使粉煤灰混凝土中的鋼筋銹蝕加重問題，國內外一些學者認為：

1、只要混凝土里面的石灰不被溶出，保持堿性環(huán)境，鋼筋周圍就能保持一層氫氧化鐵保護膜，阻止與氧氣滲入到鋼筋表面，保護鋼筋不致銹蝕。混凝土中摻用的粉煤灰實質上沒有改變這種堿性環(huán)境。

2、混凝土中摻用的粉煤灰，因產生火山灰-石灰反應而提高了混凝土的抗?jié)B性。火山灰凝膠還可以減少混凝土中的石灰溶出量。

（九）粉煤灰與堿-骨料反應產生的效應。堿-骨料反應是骨料中的活性氧化硅和水泥中的堿發(fā)生反應生水化硅酸鈣凝膠體，體積增大，導致混凝土的膨脹和開裂。當向混凝土中摻入粉煤灰后，粉煤灰和水泥中的堿反應，能夠防止這種過度的膨脹。可見，粉煤灰對抑制混凝土中的堿-骨料反應是有利的。

四、大摻量粉煤灰混凝土的概述

（一）大摻量粉煤灰混凝土定義 將粉煤灰看著一個獨立組分，而不是水泥的替代品，以工程設計與施工及環(huán)境的要求為基準，而不是以不摻粉煤灰的混凝土為基準，進行混凝土設計、生產、澆筑和養(yǎng)護。

（二）、粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境和作用

1、水膠比：當采用合適的材料與良好的水膠比時。以水泥用量為300-350kg/m3，水灰比0.45-0.55范圍，可以制備出28天抗壓強度為35-40MPa(即目前最常用的C30

級)，在大多數環(huán)境條件下呈現足夠低的滲透性和良好耐久性的混凝土。如果膠凝材料再少、W/C再大，則會出現孔隙率大、抗?jié)B性不良等問題。

2、溫度：摻有大量粉煤灰的混凝土，不僅溫度收縮因溫度升降可以明顯減小，而且粉煤灰的初期水化緩慢，可以使低水膠比混凝土開始硬化時的實際水灰比增大，使水泥以及膨脹劑具有良好的水化環(huán)境。同時，與純水泥混凝土一樣，摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度的升高而加快，因此強度發(fā)展也要加快。大摻量粉煤灰混凝土的強度發(fā)展在低水膠比的條件下，很快通過最初的緩慢凝結與硬化期，強度的發(fā)展迅速加快。試驗表明：與實際結構物澆筑的硅酸鹽水泥混凝土相比，摻30%粉煤灰后，不僅溫升可以降低近10度，使溫度收縮和開裂的危險減小，同時由于溫升的作用，其抗壓強度在3天前早已超過了硅酸鹽水泥混凝土。

3、濕度：與普通水泥混凝土不同，摻粉煤灰混凝土，尤其是大摻量粉煤灰混凝土的水灰比足夠大，即混凝土體內有充足的水分供水泥與粉煤灰水化，所以對這種混凝土的養(yǎng)護，需要有別于普通混凝土：不要濕養(yǎng)護，尤其不要早期澆水或浸水，否則會使表層混凝土的水灰比增大，對強度和抗?jié)B透、耐磨耗等性能帶來十分不利的影響。大摻量粉煤灰混凝土需要在澆搗后及時覆蓋，避免其因水化較緩慢，向外界蒸發(fā)水分的時間較長、蒸發(fā)量也大，造成表面疏松、強度和抗?jié)B透性下降。

4、稠度：粉煤灰混凝土，尤其是大摻量粉煤灰混凝土的外觀十分粘稠，使其在運輸和澆筑過程不易離析，對改善均勻性有明顯好處。由于粉煤灰的滾珠效應，摻粉煤灰混凝土有較大的有效振搗半徑，易于振搗密實。

通過以上分析得出：較低的水膠比、較高的溫度，以及及時地覆蓋而不是濕養(yǎng)護，是粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境。要獲得這樣的環(huán)境，必須采用大摻量粉煤灰混凝土。大摻量粉煤灰混凝土的抗裂性能優(yōu)異無可懷疑，但現行規(guī)范的摻量限制不利于發(fā)揮粉煤灰的作用。

（三）、現行規(guī)范摻量的限制

一定范圍里，是混凝土的水膠比，而不是粉煤灰的摻量決定使用效果。目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中粉煤灰摻量限制(例如25%以內)，對配制中低強度的混凝土來說，恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的粉煤灰范圍。因為粉煤灰水化緩慢，生成物少，粉煤灰混凝土適宜的水膠比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比條件下摻10-20%粉煤灰，即使同時摻有高效減水劑，一般水膠比仍需維持在0.4以上。但是如果繼續(xù)增大粉煤灰摻量，由于粉煤灰表觀密度約只有水泥的2/3，拌合物漿體含量的增大就可以產生降低水膠比的作用。

（四）、大摻量粉煤灰混凝土的局限性

1、煤灰-水泥-化學外加劑的相容性，表現為混凝土水膠比能否有效地降低，一般說來，當水膠比只能在0.4以上時，在中等強度混凝土中使用的效果就可能成問題；

2、大摻量粉煤灰混凝土的水泥用量少，由于起激發(fā)作用的氫氧化鈣含量減少，使粉煤灰的水化條件劣化，所以在不同條件下存在一最佳粉煤灰摻量，并非越大越好；

3、摻粉煤灰混凝土比普通混凝土對溫度更為敏感，在氣溫較低時制備的摻粉煤灰混凝土，強度發(fā)展較為緩慢。

（五）、使用大摻量粉煤灰混凝土注意問題

1、配制混凝土的骨料級配良好，以減小空隙率，利于水膠比降低，保證使用效果；

2、必須采用強制式攪拌機拌合大摻量粉煤灰混凝土；

3、混凝土澆筑后，要及時噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋外露表面，但無需噴霧或澆水養(yǎng)護；

4、氣溫過低時，要采用保溫養(yǎng)護措施，使混凝土硬化和強度發(fā)展?jié)M足施工要求。

五、粉煤灰在混凝土中的可持續(xù)發(fā)展

混凝土材料是當今用量最大、用途最廣泛的建筑材料，據統(tǒng)計，每年全世界的耗用量接近100億噸。如此巨大的用量，伴隨著生產、使用過程帶來礦石資源、能源的消耗，以及對大氣和環(huán)境造成的污染，引起全世界業(yè)內人士的關注。

我國的水泥產量多年來居世界首位，占三分之一以上。同時我國粉煤灰的年排量也是居世界首位。由于發(fā)展基礎設施建設的需要，有關部門仍在計劃投資建設更多的水泥廠。過去在混凝土里摻入粉煤灰，是為了節(jié)約水泥、降低工程材料費用，今天對混凝土摻入粉煤灰的認識、應該提高到保護環(huán)境、保護資源、使混凝土材料可長期的持續(xù)應用于基礎設施建設中的高度上來認識。

大摻量粉煤灰混凝土不僅可以改善混凝土的各項性能、延長混凝土結構的使用壽命，同時可以大幅度減小耗費能源多、污染環(huán)境嚴重的硅酸鹽水泥用量，因此也是一種綠色混凝土。從這個角度出發(fā)，推廣大摻量粉煤灰混凝土在我國土木建筑工程中的應用，是一件利國利民有顯著效益的事業(yè)，必定有著強大的生命力，有著廣闊的發(fā)展前景。(完)

研究人：賀倫

韓云

顏可維

組數：五組

第四篇：粉煤灰應用

三、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微結構的特性及其對性能的影響后，就可以更好地認識粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下幾方面：

1）填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于粉煤灰的容重（表觀密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（質量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。

2）對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當混凝土水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

3）粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結晶發(fā)生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產物（與水泥中硅酸鹽的水化產物相同），而且加強了薄弱的過渡區(qū)，對改善混凝土的各項性能有顯著作用。

4）粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。

下面對粉煤灰在混凝土中的作用及其機理做一些具體地分析。

長期以來，國內外在混凝土中常摻有一定量粉煤灰，但作為水泥的替代材料，絕大多數情況下是以如下三種方式應用的：在早期強度要求很低，長期強度大約在25~35MPa的大體積水工混凝土中，大摻量地替代水泥使用；在結構混凝土里較少量地替代水泥（10~25%）；在強度要求很低的回填或道路基層里大量摻用。

對于粉煤灰的作用機理和應用技術，多年來進行了大量的研究工作，取得了不少進展，這些進展對粉煤灰在混凝土中的應用起了一定的推動作用。如摻用的方法從等量替代水泥，發(fā)展到超摻法、代砂法以及與化學外加劑同時使用的雙摻法。對于粉煤灰的作用機理，從主要是火山灰質材料特性的作用（消耗了水泥水化時生成薄弱的，而且往往富集在過渡區(qū)的氫氧化鈣片狀結晶，由于水化緩慢，只在后期才生成少量C-S-H凝膠，填充于水泥水化生成物的間隙，使其更加密實），逐步發(fā)展到分析它還具有形態(tài)效應、填充效應和微集料效應等。但無論哪一方面的研究成果，似乎都改變不了這樣一個事實：在混凝土中摻粉煤灰要降低混凝土的強度，包括28天齡期以后一段時間里的強度，其他性能當然也相應受到不同程度的影響，而且這些影響要隨著摻量的增大而加劇。這個事實始終禁錮著粉煤灰在混凝土中，尤其是結構混凝土中的摻量，而且似乎形成了這樣一種成見：摻用粉煤灰是以犧牲結構混凝土的品質為代價的。

事實上，如前所述，由于高效減水劑的應用，使混凝土的水膠比可以大幅度降低，從而使摻用粉煤灰的效果大為改善，使大摻量粉煤灰混凝土的性能能夠大幅度地提高。

1）水膠比的影響 水膠比的上述變化為什么影響這么大呢？在高水膠比的水泥漿里，水泥顆粒被水分隔開（水所占體積約為水泥的兩倍），水化環(huán)境優(yōu)異，可以迅速地生成表面積增大1000倍的水化物，有良好地填充漿體內空隙的能力。粉煤灰雖然從顆粒形狀來說，易于堆積得較為密實，但是它水化緩慢，生成的凝膠量少，難以填充密實顆粒周圍的空隙，所以摻粉煤灰水泥漿的強度和其他性能總是隨摻量增大（水泥用量減少）呈下降趨勢（當然在早齡期就更加顯著）。在低水膠比的水泥漿里情況就不一樣了。不摻粉煤灰時，高活性的水泥因水化環(huán)境較差，即缺水而不能充分水化，所以隨水灰比下降，未水化水泥的內芯增大，生成產物量下降，但由于顆粒間的距離減小，要填充的空隙也同時減小，因此混凝土強度得到迅速提高。這種情況下用粉煤灰代替部分水泥，在低水膠比條件下（例如0.3左右），水泥的水化條件相對改善，因為粉煤灰水化緩慢，使混凝土實際的“水灰比”增大，水泥的水化因而加快，這種作用機理隨著粉煤灰的摻量增大愈加明顯（例如摻量為50%左右，初期實際水灰比則接近0.6），水泥水化程度的改善，則有利于粉煤灰作用的發(fā)揮，然而與此同時，需要粉煤灰水化產物填充的空隙已經大大減小，所以其水化能力差的弱點在低水膠比條件下被掩蓋，而它降低溫升等其它優(yōu)點則依然起著有利于混凝土性能的作用。以上所述低水膠比下粉煤灰作用的變化，我們可以用一個“動態(tài)堆積”的概念來認識，這是相對于長期以來沿用的靜態(tài)堆積而言的。即通常在選擇原材料和配合比時，是以各種原材料在加水之前的堆積盡量密實為依據的，但是當加水攪拌后，特別是在低水膠比條件下，如何通過粉狀顆粒水化的交叉進行，使初始水膠比盡量降低，混凝土單位用水量盡量減少，配制出的混凝土在密實成型的前提下，經過水化硬化過程，形成的微結構應該是更為密實的。上述大摻量粉煤灰混凝土的例子中，每方混凝土的用水量僅100kg左右，要比目前配制普通混凝土少幾十公斤，就是明顯的證據。有人曾進行過低水灰比（水膠比）

摻/不摻粉煤灰凈漿的結合水測定試驗[6]：摻有30%粉煤灰，水膠比為0.24的凈漿，要比水灰比為0.24的純水泥漿在28d時的結合水還多，證實上述摻粉煤灰后改善了水泥在低水灰比條件下水化程度的說法。因此低水膠比條件下，大摻量粉煤灰混凝土的強度發(fā)展與空白混凝土接近3）室內試驗與現場澆注 長期以來，人們對于混凝土強度——其質量控制主要指標（通常也就是唯一指標）的評價，一直是根據在實驗室里制備的小試件（由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現在的100×100×100mm），經規(guī)定齡期的標準養(yǎng)護（20±3℃；RH≥90%），然后在試驗機上破型得到的數據進行。Idorn[7]在91年曾擬文指出：在特定實驗室條件下取樣制備試件進行試驗作為控制質量的方法，而不去開發(fā)以物理化學為科學依據的控制方法，是不合乎當今時代的錯誤。

試驗室制備的試件與工程中澆筑構件的實際情況存在著明顯的差異：

1）制備試件時的成型條件與工程實際振搗密實的情況不相符，因此不能反映實際結構物中混凝土的振實程度（孔隙率）、沉降程度（離析、泌水）等；

2）試件養(yǎng)護時的溫、濕度與實際構件的情況不同，而這種差異隨著現代工程結構斷面尺寸明顯增大、施工中忽視養(yǎng)護的情況使反差更加劇。如前所述，混凝土構件體內的溫升及其對

3）室內試驗與現場澆注 室內試驗結果要反映工程施工中混凝土澆筑的實際情況。

長期以來，人們對于混凝土強度——其質量控制主要指標（通常也就是唯一指標）的評價，一直是根據在實驗室里制備的小試件（由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現在的100×100×100mm），經規(guī)定齡期的標準養(yǎng)護（20±3℃；RH≥90%），然后在試驗機上破型得到的數據進行。Idorn[6]在91年曾擬文指出：在特定實驗室條件下取樣制備試件進行試驗作為控制質量的方法，而不去開發(fā)以物理化學為科學依據的控制方法，是不合乎當今時代的錯誤。

試驗室制備的試件與工程中澆筑構件的實際情況存在著明顯的差異：

1）制備試件時的成型條件與工程實際振搗密實的情況不相符，因此不能反映實際結構物中混凝土的振實程度（孔隙率）、沉降程度（離析、泌水）等；

2）試件養(yǎng)護時的溫、濕度與實際構件的情況不同，而這種差異隨著現代工程結構斷面尺寸明顯增大、施工中忽視養(yǎng)護的情況使反差更加劇。如前所述，混凝土構件體內的溫升及其對混凝土水化過程的不利影響、隨后降溫時的變形以及產生的內應力，小試件是反映不出來的，更無法反映上述普通混凝土與大摻量粉煤灰混凝土在溫升影響下的反差（純水泥混凝土后期強度比小試件偏低，而大摻量粉煤灰混凝土強度發(fā)展加速和提高）。

3）自由變形的試件和受配筋及其他條件約束的實際構件，在現代結構配筋日益密集、混凝土水膠比明顯降低的情況下，對結構混凝土性能產生的影響差異加大：試件在初齡期自身收縮增大時，強度會呈提高趨勢；而實際結構中混凝土早期強度提高（彈性模量增大）、自身收縮加劇時，則因變形受約束，引起很大的拉應力從而導致開裂，強度與耐久性降低。

以上說明：室內試驗結果難以完全反映工程施工中混凝土澆筑的實際情況。正是從這個角度出發(fā)，許多國家從事混凝土技術研究時，越來越重視足尺試驗（與實際結構物尺寸相同或者成比例縮小）和對于實際結構物的現場檢測。如上所述，其結果正和小試件的相反。對于大摻量粉煤灰混凝土，或者從更廣泛的意義上來說，在混凝土技術領域里的研究方面，我們與先進國家的差距，可能更突出地反映在這些問題上（當然還有其他方面的，例如配制混凝土時所用骨料的變異性大，因此試驗結果的重現性差；室內試驗混凝土的攪拌、成型和養(yǎng)護條件有待改善等等），而不是如有些人誤認為的：因為國內粉煤灰、水泥、外加劑等原材料的質量存在著很大差距，因此得不出類似結果。

四、大摻量粉煤灰混凝土

既然粉煤灰在混凝土中的作用如此重要，為什么粉煤灰混凝土，主要是大摻量粉煤灰混凝土長時間得不到推廣呢？在這里提出一個新的看法：目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中的摻量限制（例如25%），對配制中低強度的混凝土來說，恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的摻量。換句話說，粉煤灰必須用大摻量，才能發(fā)揮良好的效果。這是為什么呢？如上所述，摻用粉煤灰要想取得良好效果，水膠比必須低，而中低強度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。這種

條件下，即使摻用再好的減水劑，水灰比（水膠比）也只能在0.50左右。因為再減小時，漿體體積就滿足不了填充骨料空隙并形成足夠厚度潤滑層的需要。當摻加粉煤灰時，由于它比水泥輕，等重量替代水泥時可以增大膠凝材料的體積，所以可以使混凝土的水膠比降低。但是當其摻量較小時（如規(guī)定的25%以內），增大膠凝材料的體積有限，降低水膠比的作用也就有限。前面談到的加拿大CANMET進行的大摻量粉煤灰混凝土性能之所以優(yōu)異，正是因為它在膠凝材料用量為350kg/m3的條件下，粉煤灰占到57%以上，從而將水膠比降低到0.30左右獲得的結果。我們重復了它的膠凝材料比例進行試驗，因此也得到了類似的效果。

大摻量粉煤灰混凝土不僅強度發(fā)展效果良好，而且各種耐久性能也十分優(yōu)異。由于能夠明顯降低水化溫升，也大大減小了混凝土早壓注混凝土技術在結構加固中的應用初探

1９９９年７月３日浙江某大廈工地發(fā)生了一起混凝土澆筑４天后未凝固的質量事故。經過現場調查，技術人員和有關專家進行分析研究，最后確定處理方法：挖除未凝固的混凝土，采用壓注混凝土技術將新混凝土充實剪力墻和柱的空腔，進行結構加固。通過精心的施工設計和操作，結構加固獲得了良好的效果。下面將壓注混凝土技術在這次結構加固中的應用情況介紹如下，供同行們參考和進一步探討。

１、工程概況和事故經過

該工程為Ａ、Ｂ幢連體的商住樓（Ａ幢３５層，Ｂ幢３４層），建筑面積４６５００平方米，采用框剪結構，巖石錨桿基礎。發(fā)生事故的是Ａ幢底層兩根柱及其連接的剪力墻。７月１日１５時開始澆灌該層泵送商品混凝土，至７月３日１１時結束，養(yǎng)護16.5個小時后拆模發(fā)現該處混凝土尚無凝固的跡象，于是再封閉模板，開展調查分析工作，至７月７日１２時（累計９６小時）還未凝固。結合調查分析得到的信息，技術人員判斷這屬于質量事故，因此著手開展事故處理的各項工作。

２、事故原因和危害分析

結合現場調查，技術人員研究分析后一致認為，事故的原因是接班投料員誤將ＢＣ—１型高效減水劑作為ＳＰ４０６型一般泵送劑使用。經評估，其綜合作用增大了１２～１５倍，因而造成了局部混凝土持久緩凝而不凝固。根據查閱的技術文獻資料和我們以往的經驗，這部分混凝土最終是會凝固的，但該部分混凝土強度會有較大的折減，至于折減后的強度能不能達到設計強度，有待試驗作出結論。由于工期緊迫，不容我們進行長時間的試驗研究，必須當機立斷地予以處理，以確保工程施工質量和進度。

３、處理方法

當時上部的梁板混凝土已達到設計強度的５０％以上，上一層樓面的柱、墻鋼筋綁扎已完成，并開始了柱、墻、梁、樓板的支撐工作。若將未凝固混凝土上部的梁、板混凝土打掉，按常規(guī)的方法重新澆灌混凝土的做法已無可能。因此決定立即挖除干凈未凝固的混凝土，用壓力灌注高一等級的補償收縮膨脹混凝土充實空腔，進行局部結構加固。具體做法如下：

（1）將未凝固的混凝土全部挖除，并沖洗干凈和校正鋼筋，在此工作進行前先在其上部合格的梁板底支設臨時頂撐，防止下墜。

（2）安裝模板：模板用１８厚的漆面硬木膠合板，加勁肋用１００×５０松方@３００毫米，并每隔３００毫米加設一根Φ４８×3.5鋼管由底部直通頂部；對拉螺栓為Φ１２@４００×４００（每端兩個螺母），模板與硬混凝土接觸部分不能用穿螺栓拉緊，則用頂撐壓牢；模板的最低處留設混凝土貫入孔，最高處留設出氣（漿）孔，出氣（漿）孔的外模上翻，高出空腔頂１００～１５０毫米，呈漏斗狀。

（3）壓注混凝土的配制：混凝土的強度比原設計混凝土提高一個等級（即Ｃ５０級），并摻ＵＥＡ膨脹劑補償混凝土的硬化收縮，其每立方米混凝土材料用量配合比為：水泥（５２５Ｒ）：砂（中粗河砂）：卵石（粒徑０５～３１毫米）：膨脹劑（ＵＥＡ型）：水：泵送劑（ＳＰ４０６型）=５２５：６３０：９９０：５０：２２０：１０：坍落度設計為１６０±３０毫米。

（4）混凝土的灌注：混凝土由混凝土公司制備后，用６立方米混凝土運輸車送到工地，連接ＨＢＴ６０Ａ型混凝

土輸送泵，通過Φ１２５壓力鋼管直接輸送到裝好的模板內。混凝土由下往上壓至頂點后，出氣（漿）孔涌出氣和浮漿液，壓力表指針指到３０Mpa時，模板開始發(fā)生變形并有響聲，即停止輸送混凝土。

（5）養(yǎng)護和拆模：采用封模養(yǎng)護法，模板表面及時澆水，保護濕潤１４天；拆模按一般的操作工藝進行。４、結構加固效果

（１）觀感效果：拆模后，加固部分混凝土除外觀顏色與未加固部分略有差別外，其它未發(fā)現缺陷，垂直度及平整度都在允許偏差之內，連水泥痕跡都難以覓見。到工地檢查的人員誤認為接縫是“冷縫”，看不出是后灌入的混凝土。

（２）回彈強度：８月１０日（２４天期齡），對加固部分混凝土用回彈儀進行強度檢測。布置了１５個測區(qū)，有５個測區(qū)的回彈值超出換算表中的Ｃ５０（作Ｃ５０計），按ＪＧＪ２３—８５規(guī)程進行強度計算，最終評定為fcu=４５９９Mpa。

（３）試塊強度：標準養(yǎng)護的抽樣試塊，２８天的強度值為６４９Mpa。

（４）接縫處強度：８月１６日，進行鉆芯法檢驗，評定的混凝土強度為５５９０Mpa；連在接縫處鉆芯的試塊也獲得４６５Mpa，說明接縫還有粘結強度的。

（５）結構加固強度評定：綜合上述測強，應以鉆芯檢測結果為準，該檢測結果超過原設計壓注混凝土強度（Ｃ５０）的１１８％，超過原結構設計要求強度（Ｃ４５）的２４％，偏于安全。

５、結論和建議

（１）上述事故處理涉及的壓注混凝土技術的結

第五篇：淺談混凝土防水在施工中應用

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淺談混凝土防水在施工中應用

淺談混凝土防水在施工中應用

【摘要】：高層建筑在城市中已經占到了主導地位，防水問題不斷出現在生產、生活和工作中。工業(yè)防水、高層防水已經是不可逃避的現實問題，中國的普遍防水材料壽命在15年左右。本文就混凝土防水存在的一些問題進行分析。

【關鍵詞】：蓄水池、廁所衛(wèi)生間防水、屋頂防水、外墻防水。

中圖分類號：TU57 文獻標識碼：A 文章編號：

0引言：工業(yè)工程防水也是不可忽視的重要環(huán)節(jié)，“百年大計質量第一”到現在來說我們必須要提高一個高度來認真對待。以電廠的污水處理工程為例：沉淀池、蓄水池等都是主要的水儲存地，施工縫設計防水一般是橡膠止水條、止水鋼板，如果設計沒有要求施工單位也必須采取物理方法進行施工縫防水處理：比如在施工縫處留凹槽、陰陽茬等方法。

施工防水是工程防水的第一步，第二部就是混凝土的振搗工作。振搗是措施能不能完成的主要因素，漏振、振搗不到位、混凝土離析都可能讓施工防水工作前功盡棄。所以混凝土班組在振搗作業(yè)是必須要施工管理人員或技術人員進行技術交底和技術指導工作，監(jiān)理工程師的全程旁站在工程重要環(huán)節(jié)不能松懈。

拆模長時間注水后陰水問題還需要設計一步池內壁的防水措施。因為混凝土工程畢竟是有生命的，如果長時間被污水或有腐蝕性的水源浸泡的情況下很容易遭到破壞。內部防水就變得至關重要。

一、混凝土漏水的原因

高層中樓板層的澆筑時間問題，一棟30層的高層在施工當中要經歷春、夏、秋、東四個季節(jié)的變化，人們往往考慮了熱脹冷縮的主觀問題并沒有考慮到施工影響的嚴重性。新聞報道了不知多少次，樓上的住戶因為疏忽大意忘記關水閥門，造成室內泡水。如果樓板的混凝土密實振搗，施工縫防水處理到位，樓上的水源是不會大面積滲漏

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到樓下造成他人的經濟損失。

按照混凝土工程施工中混凝土樓面板是必須要振搗密實，不允許有裂紋，裂紋長度不能大于2米，寬度要小于2毫米，深度不能超過板厚的1/2。如果施工中能夠按標準達到要求，樓下住戶的財產損失能夠降到最低。

屋頂防水在工程中的意識是最強烈的，因為它的獨特性，接受日照、雷雨、風雪等惡略天氣。屋頂防水的破壞直接影響室內的生產和生活問題。

衛(wèi)生間防水是每家每戶都能切身體會的一件事情，樓上下水道堵塞、跑水、或因淋浴都是會給衛(wèi)生間防水提出挑戰(zhàn)的因素。如果防水效果不好就會在天花板上出現地圖的形狀，很不美觀，而切還會減少樓板層的壽命。

外墻防水是人們最不容易接觸到的，但是一旦出現為題也是最不容易處理的。在靠近室外的墻壁在雨天容易出現陰水、或泛水現象，這是因為在施工中墻體上的孔洞沒有進行很好的修補處理。

二、源頭控制

1、混凝土水灰比、坍落度控制不到位（商混站距離太遠，為減少施工成本現場攪拌），造成混凝土和易性差、泌水性大、振搗不實、漏振、養(yǎng)護不及時、脫水都能導致導致混凝土密實性差、收縮大、毛細管通道增多、增大，嚴重時便造成混凝土出現貫通性裂縫、孔洞產生漏水現象。

2、骨料吸水率大。砂石含泥量、泥塊含量嚴重超標、粗細骨料級配不佳，影響骨料級配防水混凝土的抗?jié)B性能。

3、不同品種的水泥混雜使用。因為不同品種的水泥，其礦物組成各不相同（同一品種，不同廠批次的水泥，其礦物組成亦不盡相表現在性能上當然也就會出現差異，極易形成收縮變形不一，造成裂縫滲漏。

4、由于砼和易性不好，將導致其松散，粘結不良，在施工過程中分層離析，遇水后出現滲漏。砼澆筑前對模具清理干凈并清洗濕潤，澆筑時合理分層振搗，對鋼筋密集處的采用同強度細石砼，振搗密實，最新【精品】范文 參考文獻

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確保砼表面平整光滑、無麻面、蜂窩、孔洞等缺陷。

5、地質勘測不準、水文資料掌握不全或設計考慮不周、不合理，某些部位的構造措施不當等。

三、加強預防和措施

1、強化原材料的質量控制，不合格的砂石不準進場。進場后的砂石應重點核查含泥量、泥塊含量和級配等技術質量指標。級配不合格的應予調整，含泥量超過規(guī)定的必須用水沖洗，經檢驗合格后方可使用。泥塊含量超過規(guī)定的，應過篩清除至符合要求后，準許使用。

2、正確選擇設計參數，搞好配合比設計，水灰比、坍落度、砂率和用水量的選擇應通過試驗確定：骨料質量，最大粒徑、每立方米水泥用量和灰砂比等，也應符合有關的技術規(guī)定。

3、水泥的存放地應保持干燥，堆放高度不得超過10袋，以防受潮、結塊。受潮結塊或混入有害雜質的水泥均不得使用e

4、同一防水結構，應選用同一廠批、同一品種、同一強度等級的水泥，以保證混凝土性能的一致性。不使用過期水泥。

5、做好攪拌、運輸、振搗和養(yǎng)護等工作的技術交底。混凝土攪拌前，質檢人員應再次核查原材料的出廠合格證和復檢合格證，并觀察水泥、砂石等材質是否有可疑征兆。如有疑問，應被查清、排除后方可開盤。每天測定砂石含水率1～2次，及時調整配合比。當拌合物出現離析或泌水現象，應查明原因，及時糾正處理。混凝土拌合物的運輸、停留時間不應過長，從攪拌機出料算起，至澆筑完畢，不宜超過45min。

實行振搗工作掛牌責任制。養(yǎng)護人員要做到7d內，混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)。

6、地質勘測和水文勘察點不可過稀，對于復雜地形，應適當加密勘測、勘察點，出示的數據能正確反映實際情況，以便于設計上準確掌握和正確應用。

7、當粗骨料為卵石時，砂石的混合級配以無曲線為最好。

8、為增進混凝土的防水性能，可在混凝土中摻加一定是粒徑小于0．15mm的粉細料，以便更嚴密地把空隙堵塞起來，使混凝土更加密實，有利于抗?jié)B性能的提高。但摻量不宜過多，因為細粉料太多，最新【精品】范文 參考文獻

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骨料的比表面積必然增大，這就需要較多的水泥漿來包裹粗細骨料的表面；因此，在同樣的水泥用量下，細粉料過多，反而導致抗?jié)B性能下降，一般摻量以占骨料總量的5％～8％為宜。

四、補救措施和方法

1、查明滲漏原因，探明滲漏水的來源，為切斷水源、擬定防水處理方案提供依據。

核查水文、地質資料與實際情況是否吻合，設計是否合理、可靠（如強度、剛度等），細部構造措施是否正確。

2、查明滲漏水部位。慢滲漏水部位先用于布擦干，然后在其表面上均勻撒干水泥粉，出現濕點或涸濕線的地方，就是滲漏水孔縫。如果洇濕面積較大，采用上述方法不易發(fā)現滲漏的具體位置時，則可采用1：1的水泥水玻璃膠漿在滲漏水處均勻涂刷一薄層，并立即在表面撒上干水泥一層，這時觀察到的濕點或濕線，便是滲漏部位。快滲漏部位可用毛刷或布擦干基層，立即出現濕痕或水漬，即是滲漏水部位。而涌水一般直觀即可判斷。

3、確定滲漏水封堵原則。一般應盡可能在無水狀態(tài)下進行施工修復，如在滲漏狀態(tài)下進行修堵，則應盡可能減小滲漏面積，使?jié)B漏水集中于一點或幾點或一線，以減少其他部位的滲水壓力，便于修堵工作的順利進行。為減少滲漏水面積，先要做好引水工作，給水以出路，以便于施工操作和處理。

4、直接快速堵塞法和木楔堵塞法進行處理。必要時亦可采用丙凝灌漿和氰凝灌漿堵漏法進行治理。參見“地下防水工程堵漏技術”的有關內容。

5、裂縫滲漏水的治理方法：由于溫度變化、結構變形或施工不當等原因形成裂紋后而出現的滲漏水，都屬于裂縫滲漏水。修堵時視水壓大小而采取不同的堵漏方法。參見本手冊14．4“地下防水工程堵漏技術”的有關內容。

6、混凝土蜂窩、麻面裂縫滲漏處理：由于混凝土施工質量不佳產生的蜂窩、麻面引起的滲漏水，根據壓力大小可采取將基層表面松散部分及污物清除，并用鋼絲刷洗后，用水沖洗干凈，然后在基層表面涂刷膠漿一層，其配合比為水泥：促凝劑=1：1.1并揉抹均勻，隨

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即在膠漿上薄薄撤一層干水泥粉，水泥粉出現的濕點即為漏水點，立即用手指壓住漏水點的位置，待膠漿凝固后再抬手，依次堵完各個漏水點。如果水壓較大、漏水量較大首先按上面方法找出漏水點，以坐標法固定各漏水點位置。將漏水點剔一小槽（直徑12mm，深25mm），按孔眼漏水“直接堵塞法”將所剔小槽一一堵塞。在堵漏材料方面，除了水泥—水玻璃膠漿外，視具體情況，亦可采用下列材料：

①水泥—石膏速堵漏料漿

使用前應先通過試驗找出適宜的加水量和滿足施工需要的凝結時間。

材料名稱比例（重量比）

硅酸鹽水泥（強度等級42．5）生石膏粉

注：配成的堵漏材料，要求3～5min初凝。

②水泥—防水堵塞料漿

它由氯化鈣、氯化鋁和水組成。屬于氯化金屬鹽類防水劑，其產品指標及配合比參見表19-4.使用時要加水調節(jié)凝結時間。水量與防水料漿的比例在0～50％之間時，凝結時間由幾小時到幾秒鐘。防水料漿的摻量為水泥重量的1．5％～5％。冬期施工或需要縮短水泥—防水料漿的凝結時間，可采取加熱料漿（將料漿倒入鐵鍋內加熱，溫度控制在50℃左右）或干炒水泥加熱（溫度200℃左右，保持0．5h，稍冷卻即倒入密閉的鐵桶內儲存?zhèn)溆茫Ｗ鳛榭炷喽侣┧盟嗟膹姸鹊燃墤坏陀?2．5，儲存期不超過3個月。使用時，操作人員必須戴乳膠手套。每次拌合量不宜過多，使用前應通過試驗確定所需加水量和凝結時間。促凝劑和水事先拌合均勻再用。在拌合過程中，不允許往料漿中摻水。防水漿的適宜摻量由試驗確定，不宜過多，因為摻量愈多，水泥面的收縮愈大，導致收縮開裂的可能性愈大。

③膨脹水泥

用于緊急堵漏可用快凝膨脹水泥或石膏礬土膨脹水泥，如把該水泥加熱到200℃，使水泥中的二水石膏變成半水石膏，其堵漏效果會更好一些。用于大面積修補，可用明礬石膨脹水泥或硅酸鹽膨脹水泥。

總之，混凝土容易滲水，對于混凝土出現的各種滲漏情況, 要分析其原因, 采用以上有效的方法予以處理,有效地預防和控制由于設

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計考慮不周, 選材不當或施工質量差等等而造成的滲漏現象。

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