粉煤灰砼配合比设计及应用1

粉煤灰砼配合比设计及应用1 粉煤灰混凝土配合比设计及应用 巫亚明 姚章虎 江苏省交通工程有限公司苏州分公司 [摘 要] 混凝土中掺适量的粉煤灰，能改善混凝土的性能，降低工程成本。本文重点论述粉煤灰混凝土配合比设计，材料选择及施工中注意事项。 原材料选择，配合比的确定，粉煤灰混凝土施工注意事项 [关键词] 混凝土中掺入适量粉煤灰，降低工程施工成本，改善混凝土的和易性，可泵性，增加混凝土的粘性，减少混凝土离析与泌水，混凝土的凝结时间相对延长，坍落度损失小，降低水化热，减少或消除混凝土中碱集料反应的危险，同时粉煤灰混凝土具有早期强度偏低，粉煤灰的品质波动性大缺点。若在配合比设计时对原材料、粉煤灰取代率及超掺量系数选择适当，通常还是能满足设计施工要求的，如桥梁结构中C25灌注桩、承台，C30墩帽及墩身， C40、C50后张法预应力混凝土箱梁，下面对粉煤灰混凝土配合比设计，原材料选择及施工中注意事项简述如下: 1、原材料 1)粉煤灰:用于混凝土的粉煤灰按其品质分为?、?、?三个等级，衡量粉煤灰品质主要指标有火山灰活性、细度、烧失量、需水量、含水量、三氧化硫含量，其技术指标如下表: 表1 粉煤灰质量技术指标表 等级 序号 技术指标 ? ? ? 1 细度不大于(45μm) 12 20 45 2 烧失量不大于(%) 5 8 15 3 需水量不大于(%) 95 105 115 4 三氧化硫不大于(%) 3 3 3 5 含水量不大于(%) 1 1 不规 ?级粉煤灰用于后张预应力钢筋混凝土的构件及跨度小于6m的先张预应力钢筋混凝土。 ?级粉煤灰用于普通钢筋混凝土及C30以上无筋混凝土。 ?级粉煤灰主要用于无筋混凝土和砂浆。 在桥梁结构混凝土配合比设计时，选择?、?级粉煤灰，其中?级灰用于混凝土强度大于40Mpa、?级粉煤灰用于强度等级小于C30的桩基、承台、立柱、墩台帽。 粉煤灰品质对混凝土性能影响如下: ?火灰活性: 粉煤灰活性越大，混凝土力学性能、耐久性越好。 ?细 度: 粉煤灰越细比表面积越大，粉煤灰的活性就越容易激发，有利于混凝土的性能，同时细度对混凝土早期强度发展影响较大，越细早期强度越高。 1 ?烧失量: 粉煤灰烧失量显著影响粉煤灰的需水性，随粉煤灰烧失量增加粉煤灰的需水量将增加，当烧失量大于10,时，粉煤灰对流动扩展度已无有利作用，烧失量增大，粉煤灰含碳量增高，粉煤灰在混凝土搅拌、运送、成型过程中更容易上浮到表面，而影响混凝土的外观及内在质量。另外由于烧失量的增大，会降低减水剂的使用效果 ?需水量: 需水量与粉煤灰其它品质指标如细度、烧失量有一定的关系，一般来说粉煤灰需水量越小，越有利于混凝土性能。细度越细，需水量越小。烧失量越大、其需水量也越大。所以粉煤灰的需水量指标可以综合反映粉煤灰的性能。 ?含水量: 过高的含水量会降低粉煤灰的活性，直接影响使用效果。 ?三氧化硫含量: 三氧化硫影响混凝土的强度增长极限和凝结时间，同时粉煤灰中三氧化硫含量过多可能造成硫酸盐的侵蚀。 2)水 泥: 混凝土强度等级小于C30时，选用强度等级32.5Mpa或42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，混凝土强度等级大于C30时，选用强度等级为42.5Mpa或52.5Mpa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 满足?类砂要求的条件下，优先选择级配良好的江砂或河砂，因为江砂3)黄 砂: 或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能满足要求。山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大，且含有较多的风化软弱颗粒。砂的细度模数控制在2.4~~3.0，其中C50混凝土砂细度模数宜控制在2.6~~3.0，因细度模数小于2.5时，C50混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，泵送较困难。细度模数大于3.0时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土内在质量和外观质量。 4)碎 石: 粗集料的强度、级配、颗粒形状、表面特征、杂质的含量、吸水率对混凝土强度及耐久性有着重要的影响。碎石应满足?类碎石技术要求。 粗集料的强度选择是十分重要的，因高强度的集料是配制高强度混凝土的前提，选材时要选择质地坚硬、洁净的碎石。通常用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求，如表2 表2 岩石立方体抗压强度 碎石压碎指标值 岩石品种 混凝土等级 (Mpa) (%) C~C ?80 ?10 6040水成岩 C~C ?60 ?16 3510 变质岩或 C~C ?100 ?12 6040 C~C ?60 ?20 3510深成火成岩 C~C ?120 ?13 6040喷出火成岩 C~C ?80 ?30 3510 注:水成岩包括石灰岩、砂岩等，变质岩包括片麻岩、石英岩等，深成火成岩包括花岗岩等，喷出火成岩包括玄武岩等。 碎石宜选择连续级配的碎石，单粒级碎石易引起混凝土的离折。对于C40以下混凝土最大粒径宜选择不大于31.5mm，粒径过大引起混凝土在运输浇筑过程中的离析。对于C40以上的混凝土，最大粒径宜选择不大于25mm， C40以上混凝土，水泥浆较富余，特别是C50混凝土，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积小，其与砂浆粘结面积小，粘 2 结力低且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。 粗集料的颗粒形状，表面特征对混凝土的粘结性能有一定的影响，特别是C50混凝土影响较大，在选择时，宜选择粒颗近似立方体的碎石，其表面粗糙多棱角。针片状总含量C40以下混凝土不超过15,，C50混凝土总含量不宜超过8,。 5)外加剂:外加剂选择应着重从以下几个方面考虑:减水率、提高混凝土的早期强度，增加后期强度、延缓混凝土的初凝时间、减少混凝土的坍落度损失、与水泥的相容性及外加剂质量的稳定性，通常选用高效减水剂、高效缓凝减水剂、高效早强减水剂，如NF、UNF、JC等。 高效减水剂同时具有增加混凝土强度和流动性。掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快，最好施工时采用后掺法，这样可使高效减水剂减水作用增高，使混凝土的流动性增加。在温度低于8,10?时，高效减水剂虽能增加和易性，但增加强度的作用大大降低。所以高效减水剂宜在春秋季节使用。 高效缓凝减水剂有利于控制水泥的早期水化，混凝土拌和物坍落度损失小。一般来说，掺量大时凝结时间相应增长，但掺量过大时会降低早期强度。通常根据施工季节来调整掺量。宜在夏季或结构复杂、配筋密集的构件中使用，这样可避免形成冷缝，方便施工的按排。 高效早强减水剂一般不用，在冬季使用，能提高混凝土的早期强度，使用时要慎重，因为高效早强减水剂能加快早期强度的发展，但一般会降低混凝土的后期强度。在试配时要认真做好验证工作。 2、粉煤灰普通混凝土配合比设计 粉煤灰普通混凝土的配合比设计，以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度为原则。用超量取代法进行调整，粉煤灰混凝土配合比设计的主要目的是确定一个经济的混合材料最佳组合，主要设计手段是通过试验、试配来完成。设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 如下: 1)确定试配强度:根据混凝土设计强度，计算试配强度: f=f+1.645σ cu.ocu.k f -混凝土的施工配制强度MPa cu.o f -混凝土的设计强度MPa cu.k 3 σ-施工单位的混凝土强度标准差，无近期同一品种混凝土强度资料时，其强度标准差可按下表取用: 表3 混凝土强度等级 低于20 20~35 大于35 σ 4.0 5.0 6.0 2)确定基准配合比。其方法与普通混凝土配比设计方法相同，即确定水灰比，用水量及水泥用量，砂率，用绝对体积法计算出砂、石用量。 3)选择粉煤灰取代水泥百分率βc值如下表4: 表4 混凝土等级 普通硅酸盐水泥(%) 矿渣硅酸盐水泥(%) C15 15~25 10~20 C20 10~15 10 C25 ~C30 15~20 10~15 通常C30以下混凝土，取代率选择10-15,(水泥为普通硅酸盐水泥)，C40以上混凝土、特别是有早期强度要求时，取代率不超过10,。 4)计算每立方粉煤灰普通混凝土的水泥用量: C = Co ( 1-βc) Co—基准混凝土的水泥用量 5)确定粉煤灰超量系数，粉煤灰超量系数表5 表5 粉煤灰级别 超量系数(δc) 备注 ? 1.0~1.4 C25以下取上限 ? 1.2~1.7 C25以上取下限 ? 1.5~2.0 通常:C30以下混凝土用?级灰时，超量系数取1.5或1.6 C40以上混凝土用?级灰时，超量系数取1.3或1.4 6)计算每方粉煤灰混凝土的粉煤灰用量 4 F=δc(Co-C) 7)用绝对体积法计算，求出粉煤灰超出水泥的体积，按粉煤灰超出的体积，扣除同体积的细料用量，碎石用量不变。 -(C/ρc+F/ρF-Co/ρc). ρs S=So So-基准配合比的砂用量 。 ρs-砂视比重。 -粉煤灰混凝土中水泥用量。 C ρc-水泥比重。 F-粉煤灰混凝土中粉煤灰用量 。 3ρ-为粉煤灰比重(一般取2.2g/c m )。 F 8)粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量选取。 9)根据计算的粉煤灰混凝土配合比，通过试配，确保和易性、水灰比不变的基础上，进行配合比的试拌调整。 10)根据调整后的配合比，确定粉煤灰混凝土的理论配合比。 3、粉煤灰混凝土施工注意事项 1) 每批粉煤灰进场均需认真检验，测定粉煤灰的细度、烧失量、需水量比等。 2) 掺粉煤灰的混凝土要延长拌和时间半分钟，以便混凝土拌和均匀。 3) 注意正确捣实混凝土，避免过震使粉煤灰混凝土的表面形成比重较轻的粉煤灰浮浆层。同时，也须保证震捣密实，确保构件的外观质量与内在质量。 4) 粉煤灰混凝土要特别注意加强养护，保持混凝土表面经常湿润，通常潮湿养护14d，热天或干燥气候潮湿养护不得少于21d。 5) 对早期强度要求高的构件，在冬季施工不宜采用粉煤灰混凝土配合比。冬季气温低，不利于粉煤灰的火山灰反应。 4、C25、C30、C40、C50粉煤灰混凝土与普通砼配合比对比参考 水 粉煤黄 碎 外加坍强度(Mpa0 弹 混凝土度比 胶水水 5 3泥 灰 砂 石 剂 落模 kg/m 等级 333334 kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m 度 103d 7d 28d mm Mpa 5.235 C25基-1 0.530 185 349 - 809 1030 190 18.5 25.1 36.9 - 5.625 C25粉-1 0.493 185 297 78 760 1030 195 15.9 23.0 36.4 - 5.100 C25基-2 0.529 180 340 0 819 1042 145 19.1 26.0 37.8 - 5.490 C25粉-2 0.492 180 289 77 770 1042 155 16.3 24.5 37.2 - 6.103 C30基-1 0.468 168 359 - 751 1126 135 25.8 34.7 43.6 - 6.447 C30粉-1 0.441 168 323 58 712 1126 145 21.6 31.4 41.2 - 7.884 C40基-1 0.393 172 438 - 702 1097 150 30.8 42.3 51.8 - 8.280 C40粉-1 0.374 172 394 66 660 1097 155 27.5 39.8 50.9 - 3.92 9.820 C50基-1 0.340 167 491 - 671 1095 150 45.7 52.9 62.8 3.90 10.12 C50粉-1 0.330 167 442 64 636 1095 155 42.9 50.6 61.0 注:水泥为金猫水泥厂P.O.42.5Mpa，粉煤灰C、C为?级灰，C、C为?级灰。减水剂25304050 为JC-3型。黄砂满足?类砂要求，C、C细度模数为2.50，C、C细度模数为2.70。碎25304050 石满足?类碎石要求，粒径为5~25mm连续级配。C25基-1、 C25粉-1为钻孔灌注桩混凝土配合比，其余为泵送混凝土配合比。 [参考文献] [1].《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000) [2].《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000) [3].《建筑用砂》(JTJ14684-2001) [4].《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685-2001) [5].《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596-91) [6].《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146-90) [7].《粉煤灰特性与粉煤灰混凝土》钱觉时著 科学出版社 [8].《混凝土外加剂标准应用指南》中国混凝土外加剂协会编 中国标准出版社 6