摘要：黃河?xùn)|安灌注樁壩施工中，為了解決混凝土離析現(xiàn)象，避免斷樁，在混凝土中摻和了粉煤灰，應(yīng)用粉煤灰的性能，改善了混凝土的和易性，增加混凝土的稠度，保證了樁壩質(zhì)量。同時(shí)減少了水泥用量，降低了工程成本，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明，水利工程水下混凝土中摻和粉煤灰，效果良好，可以作為同類工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：粉煤灰 混凝土 摻和 應(yīng)用
黃河下游防洪基建工程中的堤防加固、河道整治工程，如混凝土灌注樁壩、混凝土防滲墻、砂袋壩等施工均采用水下導(dǎo)管澆注法。導(dǎo)管施工法首先要求混凝土拌和物達(dá)到較強(qiáng)的和易性。在保證質(zhì)量的前提下為使混凝土拌和物在導(dǎo)管中靠自重作用產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻、密實(shí)地填滿槽孔，同時(shí)保證混凝土拌和物的粘聚性，避免離析，杜絕斷樁，改善混凝土的和易性至關(guān)重要。河南省焦作東安灌注樁壩，是黃河下游河道整治新結(jié)構(gòu)護(hù)岸(灘)型工程，經(jīng)過分析研究和調(diào)配試驗(yàn)，在混凝土施工中，采用了粉煤灰摻和技術(shù)，完成了灌注樁1820顆，長(zhǎng)52780m，混凝土方量26530m3。經(jīng)檢測(cè)，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，保證了樁壩質(zhì)量，減少了水泥用量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
一、粉煤灰的摻和技術(shù)
1．粉煤灰的主要成分及性能 粉煤灰為粒徑1～50μm的微細(xì)玻璃體球形顆粒，以sIo2為主要成份，含有少量的K2o、Na2O，是優(yōu)良的活性混合材料。
2．粉煤灰的選擇 (1)技術(shù)指標(biāo) 燒失量＜8%，含水量＜1%，so3含量＜3%，細(xì)度(用80μm方孔篩篩余)＜8%，需水性(粉煤灰凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，以重量計(jì))＜50%，28d抗壓強(qiáng)度(與不摻粉煤灰水泥硬練膠砂28d抗壓強(qiáng)度之比)＞75%。 (2)級(jí)別與選用 粉煤灰分I、II、III共3個(gè)級(jí)別。為保證混凝土質(zhì)量，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1956－79)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，選用I級(jí)粉煤灰混合材料。由于粉煤灰屬水硬性混合材料，貯運(yùn)粉煤灰時(shí)，必須注意防潮、防水，避免結(jié)塊，應(yīng)隨用隨運(yùn)。貯存期超過3個(gè)月，必須重新進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)定，符合要求方可選用。
3．粉煤灰摻量的原則 根據(jù)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，摻粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以基準(zhǔn)混凝土配合比為基礎(chǔ)，按等稠度、等強(qiáng)度、等級(jí)原則，用超量取代法進(jìn)行調(diào)整。
4．粉煤灰摻用方法 (1)干法 即在拌和混凝土?xí)r與水泥一齊加入，簡(jiǎn)便易行，容易操作，黃河?xùn)|安混凝土樁壩施工即采用干法。 (2)濕法 將粉煤灰加入水中，拌制成漿狀，然后按定量加入，但粉煤灰中的水分應(yīng)計(jì)算到混凝土的總用量?jī)?nèi)，此種方法施工較復(fù)雜，一般不宜采用。
5．摻和粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì) 摻和粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)按下列步驟進(jìn)行： (1)首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行普通混凝土基準(zhǔn)配合比的設(shè)計(jì)，然后按表1選擇粉煤灰取代水泥率(βc)。 (2)根據(jù)所選用的粉煤灰取代水泥率(βc)，計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc) mc＝ mco(1－βc) (3)按表2選擇粉煤灰超量系數(shù)(δc)。 (4)根據(jù)超量系數(shù)(δc)，求出每立方米混凝土的粉煤灰摻量(mf) mf＝δc(mco－mc) 式中：mf-每立方米混凝土的粉煤灰摻入量(kg)； δc-超量系數(shù)；mco-每立方米混凝土的水泥用量(kg)； mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(kg)。 (5)計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和細(xì)骨料的絕對(duì)體積，求出粉煤灰超出水泥的體積，并扣除同體積的細(xì)骨料用量： ms＝mso－(mc/ρc＋mf/ρf－mso/ρc)ρs 式中：ms-每立方米粉煤灰混凝土的細(xì)骨料用量； ρc-細(xì)骨料的視密度； ρf-粉煤灰密度； mso-混凝土基本配合比細(xì)骨料用量； ρs-細(xì)骨料的視密度。 (6)粉煤灰混凝土的用水量，按基準(zhǔn)配合比的用水量取用，粗骨料也同樣按基準(zhǔn)配合比取用。 即：mw＝ mwo mg＝mgo 式中：mw-每立方米粉煤灰混凝土的用水量；mwo-每立方混凝土基本配合比用水量；mg-每立方米粉煤灰混凝土粗骨料用量；mgo-每立方米混凝土基本配合比的粗骨料用量。 (7)根據(jù)計(jì)算的摻粉煤灰混凝土配合比，通過試配，在保證設(shè)計(jì)所需和易性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整。 (8)根據(jù)調(diào)整后的配合比，提出現(xiàn)場(chǎng)施工用的摻粉煤灰的混凝土配合比。
二、粉煤灰的摻和成果及應(yīng)用
根據(jù)上述方法和步驟計(jì)算提出了東安混凝土灌注樁配合比，見表3。經(jīng)水利部黃河水利委員會(huì)基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心同意和該項(xiàng)目監(jiān)理部總監(jiān)許可，確定采用C20樁基配合比。 黃河?xùn)|安樁壩工程施工分兩期共4個(gè)標(biāo)段，由4個(gè)施工單位施工，共1820顆樁，每顆抽檢一組混凝土試塊，經(jīng)28d抗壓強(qiáng)度試壓實(shí)驗(yàn)，全部滿足設(shè)計(jì)值要求。 該工程經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位聯(lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收組肯定了該項(xiàng)技術(shù)；經(jīng)過對(duì)1820顆樁用美國(guó)研制的PAL打樁分析儀，進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，其質(zhì)量全部達(dá)到B類(合格)樁以上，其中A類(優(yōu)良)樁達(dá)到98．8%。 黃河?xùn)|安樁壩灌注樁1820顆，水下混凝土方量26530m3，按配合比計(jì)算實(shí)際用了粉煤灰1061t，相應(yīng)節(jié)約水泥用量1061t，兩者價(jià)格差額(水泥220元/t，粉煤灰120元/t)為100元/t，共節(jié)約資金10．61萬元。 粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù)，通過合理配比分析，既能改善水下混凝土拌和物的和易性，便于施工操作，避免斷樁，又能保證施工質(zhì)量，同時(shí)減少了水泥用量，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，在焦作黃河?xùn)|安樁壩施工中，取得了良好的效果。水下混凝土工程施工不僅在黃河防洪工程的堤防加固、河道整治中大量存在，而且在路橋樁基等工程中也普遍存在。粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，可作為同類工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：粉煤灰 混凝土 摻和 應(yīng)用
黃河下游防洪基建工程中的堤防加固、河道整治工程，如混凝土灌注樁壩、混凝土防滲墻、砂袋壩等施工均采用水下導(dǎo)管澆注法。導(dǎo)管施工法首先要求混凝土拌和物達(dá)到較強(qiáng)的和易性。在保證質(zhì)量的前提下為使混凝土拌和物在導(dǎo)管中靠自重作用產(chǎn)生流動(dòng)，并均勻、密實(shí)地填滿槽孔，同時(shí)保證混凝土拌和物的粘聚性，避免離析，杜絕斷樁，改善混凝土的和易性至關(guān)重要。河南省焦作東安灌注樁壩，是黃河下游河道整治新結(jié)構(gòu)護(hù)岸(灘)型工程，經(jīng)過分析研究和調(diào)配試驗(yàn)，在混凝土施工中，采用了粉煤灰摻和技術(shù)，完成了灌注樁1820顆，長(zhǎng)52780m，混凝土方量26530m3。經(jīng)檢測(cè)，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，保證了樁壩質(zhì)量，減少了水泥用量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
一、粉煤灰的摻和技術(shù)
1．粉煤灰的主要成分及性能 粉煤灰為粒徑1～50μm的微細(xì)玻璃體球形顆粒，以sIo2為主要成份，含有少量的K2o、Na2O，是優(yōu)良的活性混合材料。
2．粉煤灰的選擇 (1)技術(shù)指標(biāo) 燒失量＜8%，含水量＜1%，so3含量＜3%，細(xì)度(用80μm方孔篩篩余)＜8%，需水性(粉煤灰凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，以重量計(jì))＜50%，28d抗壓強(qiáng)度(與不摻粉煤灰水泥硬練膠砂28d抗壓強(qiáng)度之比)＞75%。 (2)級(jí)別與選用 粉煤灰分I、II、III共3個(gè)級(jí)別。為保證混凝土質(zhì)量，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1956－79)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，選用I級(jí)粉煤灰混合材料。由于粉煤灰屬水硬性混合材料，貯運(yùn)粉煤灰時(shí)，必須注意防潮、防水，避免結(jié)塊，應(yīng)隨用隨運(yùn)。貯存期超過3個(gè)月，必須重新進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)定，符合要求方可選用。
3．粉煤灰摻量的原則 根據(jù)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，摻粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以基準(zhǔn)混凝土配合比為基礎(chǔ)，按等稠度、等強(qiáng)度、等級(jí)原則，用超量取代法進(jìn)行調(diào)整。
4．粉煤灰摻用方法 (1)干法 即在拌和混凝土?xí)r與水泥一齊加入，簡(jiǎn)便易行，容易操作，黃河?xùn)|安混凝土樁壩施工即采用干法。 (2)濕法 將粉煤灰加入水中，拌制成漿狀，然后按定量加入，但粉煤灰中的水分應(yīng)計(jì)算到混凝土的總用量?jī)?nèi)，此種方法施工較復(fù)雜，一般不宜采用。
5．摻和粉煤灰的混凝土配合比設(shè)計(jì) 摻和粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)按下列步驟進(jìn)行： (1)首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行普通混凝土基準(zhǔn)配合比的設(shè)計(jì)，然后按表1選擇粉煤灰取代水泥率(βc)。 (2)根據(jù)所選用的粉煤灰取代水泥率(βc)，計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc) mc＝ mco(1－βc) (3)按表2選擇粉煤灰超量系數(shù)(δc)。 (4)根據(jù)超量系數(shù)(δc)，求出每立方米混凝土的粉煤灰摻量(mf) mf＝δc(mco－mc) 式中：mf-每立方米混凝土的粉煤灰摻入量(kg)； δc-超量系數(shù)；mco-每立方米混凝土的水泥用量(kg)； mc-每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(kg)。 (5)計(jì)算出每立方米粉煤灰混凝土中水泥、粉煤灰和細(xì)骨料的絕對(duì)體積，求出粉煤灰超出水泥的體積，并扣除同體積的細(xì)骨料用量： ms＝mso－(mc/ρc＋mf/ρf－mso/ρc)ρs 式中：ms-每立方米粉煤灰混凝土的細(xì)骨料用量； ρc-細(xì)骨料的視密度； ρf-粉煤灰密度； mso-混凝土基本配合比細(xì)骨料用量； ρs-細(xì)骨料的視密度。 (6)粉煤灰混凝土的用水量，按基準(zhǔn)配合比的用水量取用，粗骨料也同樣按基準(zhǔn)配合比取用。 即：mw＝ mwo mg＝mgo 式中：mw-每立方米粉煤灰混凝土的用水量；mwo-每立方混凝土基本配合比用水量；mg-每立方米粉煤灰混凝土粗骨料用量；mgo-每立方米混凝土基本配合比的粗骨料用量。 (7)根據(jù)計(jì)算的摻粉煤灰混凝土配合比，通過試配，在保證設(shè)計(jì)所需和易性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整。 (8)根據(jù)調(diào)整后的配合比，提出現(xiàn)場(chǎng)施工用的摻粉煤灰的混凝土配合比。
二、粉煤灰的摻和成果及應(yīng)用
根據(jù)上述方法和步驟計(jì)算提出了東安混凝土灌注樁配合比，見表3。經(jīng)水利部黃河水利委員會(huì)基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心同意和該項(xiàng)目監(jiān)理部總監(jiān)許可，確定采用C20樁基配合比。 黃河?xùn)|安樁壩工程施工分兩期共4個(gè)標(biāo)段，由4個(gè)施工單位施工，共1820顆樁，每顆抽檢一組混凝土試塊，經(jīng)28d抗壓強(qiáng)度試壓實(shí)驗(yàn)，全部滿足設(shè)計(jì)值要求。 該工程經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位聯(lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收組肯定了該項(xiàng)技術(shù)；經(jīng)過對(duì)1820顆樁用美國(guó)研制的PAL打樁分析儀，進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，其質(zhì)量全部達(dá)到B類(合格)樁以上，其中A類(優(yōu)良)樁達(dá)到98．8%。 黃河?xùn)|安樁壩灌注樁1820顆，水下混凝土方量26530m3，按配合比計(jì)算實(shí)際用了粉煤灰1061t，相應(yīng)節(jié)約水泥用量1061t，兩者價(jià)格差額(水泥220元/t，粉煤灰120元/t)為100元/t，共節(jié)約資金10．61萬元。 粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù)，通過合理配比分析，既能改善水下混凝土拌和物的和易性，便于施工操作，避免斷樁，又能保證施工質(zhì)量，同時(shí)減少了水泥用量，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，在焦作黃河?xùn)|安樁壩施工中，取得了良好的效果。水下混凝土工程施工不僅在黃河防洪工程的堤防加固、河道整治中大量存在，而且在路橋樁基等工程中也普遍存在。粉煤灰在混凝土中摻和技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，可作為同類工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
