摘 要: 結(jié)合2006 年由交通部公路科學(xué)研究院編制完成、交通部公路司發(fā)布的公路行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》, 主要對(duì)3 種常用的摻合料(粉煤灰、礦渣、硅灰) 的性能指標(biāo)、適用范圍及施工注意事項(xiàng)等做了詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵詞: 公路工程; 水泥混凝土; 摻合料; 粉煤灰; 硅灰; 礦渣
隨著水泥混凝土研究和應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步, 具有優(yōu)良工作性、高強(qiáng)度、高耐久性和體積穩(wěn)定性好的高性能水泥混凝土受到了工程界廣泛的重視。然而, 制造高性能水泥混凝土除了高效化學(xué)外加劑外還必須有活性礦物摻合料。研究表明: 活性礦物摻合料有許多技術(shù)優(yōu)點(diǎn), 如摻入礦物摻合料可降低水化熱, 從而改善水泥混凝土的抗裂性; 摻入超細(xì)的摻合料可優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)與孔級(jí)配, 降低了大孔孔隙率, 提高細(xì)孔比例, 最終可提高水泥混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性; 摻入摻合料還可緩解堿- 骨料和硫酸鹽造成的膨脹等損害程度。目前, 世界上所面臨的資源和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益嚴(yán)峻, 大量應(yīng)用粉煤灰、礦渣、硅灰等工業(yè)廢料符合節(jié)約經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到由各種工業(yè)廢渣組成的摻合料是一種放錯(cuò)了地方的資源, 只要我們能夠利用好, 它是以高耐久性為特征的高性能水泥混凝土必不可少的一類資源。由此可見(jiàn), 摻合料的使用不僅具有一定的技術(shù)效益, 而且具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。
隨著公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快及公路建設(shè)水泥混凝土技術(shù)的不斷進(jìn)步, 同樣要求公路水泥混凝土具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、低水化熱、大流動(dòng)性、輕質(zhì)、高密實(shí)、高耐久性、成本低、易成型、易養(yǎng)護(hù)等特性, 為了滿足此要求, 礦物摻合料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公路工程的水泥混凝土中, 并起著不可缺少的的作用。
本文結(jié)合《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》對(duì)粉煤灰、礦渣、硅灰3 種摻合料的性能指標(biāo)、適用范圍及施工注意事項(xiàng)等做較為詳細(xì)的介紹。
1 粉煤灰應(yīng)用技術(shù)
1．1 粉煤灰的性能指標(biāo)
粉煤灰是燃煤電廠從煙道中收集到的一種灰分, 具有一定的火山灰活性, 粒形多數(shù)成玻璃球形?？煞譃榈外}灰和高鈣灰兩種, 公路工程動(dòng)載結(jié)構(gòu)適用于氧化鈣含量≤8% , 游離氧化鈣含量≤1% , 以氧化硅和氧化鋁為主要活性成份的低鈣灰, 或以粉煤灰為主要成份和其他摻合料和外加劑復(fù)合制成的復(fù)合粉煤灰礦粉。粉煤灰的質(zhì)量等級(jí)分三級(jí), 各級(jí)和質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表1 的規(guī)定。以粉煤灰為主的復(fù)合礦粉質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)亦應(yīng)符合表1 的規(guī)定。粉煤灰的檢驗(yàn)方法應(yīng)按《公路工程混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》中附錄P 進(jìn)行。
1．2 粉煤灰的適用范圍
(1) 粉煤灰用于公路水泥混凝土工程, 應(yīng)根據(jù)粉煤灰等級(jí)、水泥混凝土強(qiáng)度等級(jí)和耐久性等要求,按下列規(guī)定使用。É 級(jí)灰燒失量小、干縮小, 適用于有耐久性要求的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力張拉和放張前, 粉煤灰混凝土強(qiáng)度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn), 達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉、放張強(qiáng)度等級(jí), 且不得小于20M Pa。Ê 級(jí)灰適用于鋼筋混凝土和素混凝土結(jié)構(gòu), 如鋼筋混凝土路面、素混凝土路面、路緣石、護(hù)欄、橋墩等水泥混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于有抗凍、防腐蝕等耐久性要求的水泥混凝土, 采用的Ê 級(jí)灰需水量比不宜大于100%。Ë 級(jí)灰由于其粒徑粗、含碳量高,
注: 1. 活性指數(shù)的檢驗(yàn)方法按本指南附錄Q 進(jìn)行; 需水量比與細(xì)度的檢驗(yàn)方法按本指南附錄P 進(jìn)行; 總堿量的檢驗(yàn)方法按本指南附錄A 11 進(jìn)行; 燒失量、含水率、f- CaO 和SO 3 含量按《水泥化學(xué)分析方法》(GB/T 176) 進(jìn)行。
2．Cl- 按《水泥原料中氯的化學(xué)分析方法》(JC/T 420) 進(jìn)行, 粉煤灰用于鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r檢測(cè)。
3．比表面積采用激光粒度分析儀測(cè)定其粒度分布, 并按儀器說(shuō)明書給定的方法計(jì)算出比表面積。
4． 細(xì)度與比表面積兩指標(biāo), 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)< C50, 只測(cè)細(xì)度; 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C50, 僅測(cè)比表面積。
5．45 Lm 氣流篩的篩余量換算為80 Lm 水泥篩的篩余量換算系數(shù)約為119～ 214 倍。
活性和后期強(qiáng)度均不高, 可用于強(qiáng)度等級(jí)C20 以下的素水泥混凝土結(jié)構(gòu)、貧水泥混凝土基層、水泥粉煤灰或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層等, 不得用于強(qiáng)度等級(jí)C20 及其以上的素水泥混凝土、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
(2) 由于水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣是水泥石強(qiáng)度的主要來(lái)源, 粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)同樣也生成了水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣, 增加了混凝土的密實(shí)度, 降低了孔隙率從而提高了強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐磨性和耐久性, 因此, 可用來(lái)配制抗?jié)B防水混凝土; 由于其“二次反應(yīng)”比水泥水化反應(yīng)慢, 水化熱小, 可用于大體積混凝土、蒸養(yǎng)混凝土; 粉煤灰的特殊粒形, 增大了混凝土的流動(dòng)性, 可用于泵送混凝土; 水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣是造成水泥石破壞的根源, 在有壓水滲透的條件下, 氫氧化鈣首先被軟水溶出, 導(dǎo)致混凝土的孔隙率增大, 耐水性、抗氯離子滲透性差、容易造成冰凍、鹽凍、堿集料反應(yīng)和硫酸鹽侵蝕, 然而, 摻入粉煤灰后吸收了氫氧化鈣, 因此, 粉煤灰可用于抗硫酸鹽、抗酸雨、抗軟水侵蝕或需要抑制堿集料反應(yīng)的混凝土。實(shí)踐證明: 蒸養(yǎng)混凝土、輕集料混凝土、地下工程混凝土、壓漿混凝土、碾壓混凝土、隧道襯砌混凝土、水下不分離混凝土, 也宜摻用粉煤灰, 以改善工作性。
(3) 根據(jù)公路工程結(jié)構(gòu)功能和施工條件的不同要求, 粉煤灰可與引氣劑、早強(qiáng)劑、防凍劑、高效減水劑等外加劑復(fù)合使用。有抗冰凍、抗鹽凍要求的粉煤灰混凝土, 必須摻引氣劑, 并加大引氣劑摻量, 使其滿足表2、表3 含氣量要求; 低溫或負(fù)溫施工的粉煤灰混凝土, 宜摻入對(duì)其無(wú)害的早強(qiáng)劑或防凍劑, 并應(yīng)加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)生; 早期脫模、提前負(fù)荷的粉煤灰混凝土, 應(yīng)摻用高效減水劑、早強(qiáng)劑等外加劑。粉煤灰混凝土外加劑摻量應(yīng)以水泥加粉煤灰的膠凝材料總量百分率表示。外加劑的適應(yīng)性和最優(yōu)摻量應(yīng)由試驗(yàn)確定。
(4) 粉煤灰不得用于下列公路水泥混凝土工程。由于摻粉煤灰的水泥混凝土早期強(qiáng)度低, 因此規(guī)定有提前通車要求的水泥混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu), 要求提前張拉或放張的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 不得使用粉煤灰。粉煤灰主要是通過(guò)與水泥水化后生成物Ca (OH ) 2 的“二次反應(yīng)”來(lái)提供其后期強(qiáng)度, 粉煤灰的“二次反應(yīng)”必須滿足其水化溫度, 并在有水的條件下才能夠進(jìn)行, 因此, 長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)生溫濕度條件無(wú)保障、易干縮開(kāi)裂的薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu), 如橋面鋪筑層, 薄壁墩等結(jié)構(gòu)中不宜摻入粉煤灰。在低溫條件下, 如: 連續(xù)5 晝夜平均氣溫低于5℃, 夜間最低氣溫低于- 3℃, 水泥水化反應(yīng)很慢, 粉煤灰的“二次反應(yīng)”更慢, 后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢且強(qiáng)度較低, 除大體積水泥混凝土外, 一般水泥混凝土結(jié)構(gòu)不得使用粉煤灰。低溫施工時(shí), 易溫縮開(kāi)裂的薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)、負(fù)溫施工7 d 內(nèi)達(dá)不到抗凍臨界強(qiáng)度的一般水泥混凝土結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)期養(yǎng)生溫度和濕度條件無(wú)保證、冰凍深度范圍內(nèi)及表面水泥混凝土結(jié)構(gòu)不得使用粉煤灰。
1．3 粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)強(qiáng)度的齡期: 地面以上工程應(yīng)取28 d, 地下工程宜取60 d, 大體積混凝土宜取90 d。
水泥混凝土中摻用粉煤灰的方法有等量取代法、超量取代法和外加法3 種。除É 級(jí)灰外, 一般不宜采用等量取代法。當(dāng)水泥混凝土超強(qiáng)較大或配制大體積水泥混凝土?xí)r, 可采用等量取代法。使用超量取代法時(shí), 超量系數(shù)可按表4 選用。薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)取較低限; 一般結(jié)構(gòu)宜取低限; 大體積結(jié)構(gòu)可取中、高限; 重要公路工程結(jié)構(gòu)的粉煤灰超量系數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。以改善拌和物工作性為主時(shí), 可采用外加法。3 種摻用粉煤灰的方法均必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn), 滿足要求后, 方可在實(shí)際公路工程結(jié)構(gòu)中使用。
1．3．1 粉煤灰等量取代配合比計(jì)算方法
(1) 選定與基準(zhǔn)混凝土相同或稍低的水灰比。
(2) 根據(jù)確定的粉煤灰等量取代水泥量(f % )和基準(zhǔn)水泥混凝土水泥用量(Co) , 應(yīng)按下式計(jì)算粉煤灰用量(F ) 和粉煤灰混凝土中的水泥用量(C) :
F = Co·f (% ) (1)
C= Co- F (2)
(3) 粉煤灰混凝土的用水量(W ) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
(4) 水泥和粉煤灰的漿體體積(V P ) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
式中: 為粉煤灰比重, kg／m 3。
(5) 砂料和石料的總體積(V A ) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
V A = 1 000 (1- a) - V P (5)
式中: a 為混凝土含氣量。
(6) 選用與基準(zhǔn)混凝土相同石料(G) 或稍低的砂率(BS )、砂料(S ) 的重量, 應(yīng)按下式計(jì)算:
式中: 為砂與砂石總量的比率; C
為砂的比重, kg／m 3; 為石子的比重, kg／m 3。
(7) 等量取代法粉煤灰混凝土配合比各種材料用量為: C、F、W 、S、G。
1．3．2 粉煤灰超量取代法配合比計(jì)算方法
(1) 根據(jù)基準(zhǔn)混凝土計(jì)算出的各種材料用量(Co、W o、S o、Go) , 并根據(jù)工程的使用場(chǎng)合、工藝按表5選取粉煤灰取代水泥率(f % ) , 按表4 選定粉煤灰超量系數(shù)(K ) , 對(duì)各種材料進(jìn)行計(jì)算調(diào)整。
注: 當(dāng)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層厚度小于50 mm時(shí), 其最大摻量宜比表5 的規(guī)定減少5%。
(2) 粉煤灰取代水泥量(F )、總摻量(F t) 及超量部分重量(F e) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
F = Co·f (% ) (8)
F t= K ·F (9)
F e= (K - 1) ·F (10)
(3) 水泥的重量(C) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
C= Co- F (11)
(4) 粉煤灰超量部分的體積應(yīng)按下式計(jì)算, 在砂料中扣除同體積的砂重, 求出調(diào)整后的砂重(S F ) :
(5) 超量取代粉煤灰混凝土的各種材料用量為
1．3．3 外加法配合比計(jì)算方法
(1) 根據(jù)基準(zhǔn)混凝土計(jì)算出的各種材料用量( ) , 選定外加粉煤灰摻入率(f % ) , 對(duì)各種材料進(jìn)行計(jì)算調(diào)整。
(2) 外加粉煤灰的重量(Fm ) , 應(yīng)按下式計(jì)算:
Fm = Co·f (% ) (13)
(3) 外加粉煤灰的體積, 應(yīng)按下式計(jì)算, 即在砂料中扣除同體積的砂重, 求出調(diào)整后的砂重
(4) 外加粉煤灰混凝土的各種材料用量為Co、
1．4 粉煤灰混凝土結(jié)構(gòu)施工
(1) 代替水泥的粉煤灰摻量必須與水泥水化后產(chǎn)生的氫氧化鈣量符合最佳配伍關(guān)系, 即摻入多少粉煤灰可以與氫氧化鈣正好反應(yīng)完全。通過(guò)國(guó)內(nèi)外數(shù)十年的研究, 已得出了公認(rèn)的結(jié)論: 優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以完全反應(yīng)的總量為硅酸鹽水泥的28%。所以, 在硅酸鹽水泥中, É、Ê 級(jí)粉煤灰替代水泥最大的摻量為30%; 普通硅酸鹽水泥中最大的替代量為15%。根據(jù)粉煤灰體系的膠凝材料學(xué)原理, 規(guī)定粉煤灰在各種水泥混凝土中取代水泥的最大摻量應(yīng)符合表5 的規(guī)定。由于粉煤灰能夠?qū)е滤嗷炷恋膲A度降低, 使保護(hù)層中性化, 而后碳化, 鋼筋較易銹蝕, 規(guī)定當(dāng)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層厚度小于50 mm 時(shí), 其最大摻量宜比表5 的規(guī)定減少5%。
(2) 在采用超量取代法或?qū)ｉT用于改善拌和物工作性外加法時(shí), 粉煤灰的實(shí)際摻量可比表5 取代水泥最大限量的規(guī)定適度放寬。粉煤灰的實(shí)際摻量與所配制的水泥混凝土等級(jí)和所要求的其他性能有關(guān), 最大限量?jī)H用于最低強(qiáng)度等級(jí)的水泥混凝土, 當(dāng)使用中、高強(qiáng)度等級(jí)的水泥混凝土和同時(shí)有其他性能要求時(shí), 要滿足粉煤灰全部水化反應(yīng)貢獻(xiàn)強(qiáng)度的最優(yōu)配伍關(guān)系的要求。因此, 中、高等級(jí)水泥混凝土實(shí)際摻量宜取最大限量的低限或2／3, 并應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)或工程經(jīng)驗(yàn)確定。這里規(guī)定的比較有余地, 是由于要使粉煤灰貢獻(xiàn)強(qiáng)度, 還與施工時(shí)采取的工藝方式、結(jié)構(gòu)混凝土的保溫、保濕養(yǎng)生等條件有關(guān)。重要公路工程粉煤灰實(shí)際摻量及取代水泥量, 應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。
(3) 施工經(jīng)驗(yàn)表明: 結(jié)塊灰和濕粉煤灰在新拌混凝土中會(huì)有攪拌不開(kāi)的粉煤灰小團(tuán)塊, 其嚴(yán)重影響水泥混凝土的強(qiáng)度, 用于路面上會(huì)使路面出現(xiàn)許多坑洞, 影響路面耐久性和行駛質(zhì)量。粉煤灰應(yīng)以干粉摻入水泥混凝土, 并應(yīng)單獨(dú)計(jì)量, 計(jì)量誤差: 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土和路面混凝土不宜超過(guò)總用量的±1% , 其他水泥混凝土不得超過(guò)±2%。
(4) 粉煤灰混凝土拌和物必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌均勻, 其攪拌時(shí)間應(yīng)通過(guò)試拌確定, 純拌和時(shí)間宜比基準(zhǔn)水泥混凝土延長(zhǎng)10～ 30 s。當(dāng)環(huán)境溫度較高或從攪拌至澆筑完成歷時(shí)較長(zhǎng)時(shí), 損失后的坍落度值應(yīng)滿足澆筑要求。
(5) 粉煤灰混凝土澆筑時(shí), 應(yīng)振搗密實(shí), 不得漏振、欠振或過(guò)振。振搗后的混凝土表面不得出現(xiàn)明顯的粉煤灰浮漿層。終飾抹面作業(yè)應(yīng)在泌水結(jié)束、終凝之前進(jìn)行。
(6) 粉煤灰混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)生, 并始終保持表面處于潮濕狀態(tài), 薄壁結(jié)構(gòu)的濕養(yǎng)生時(shí)間不得少于28 d, 干燥或炎熱氣候條件下暴露面的濕養(yǎng)生時(shí)間不得少于21 d。
(7) 粉煤灰水化較慢, 粉煤灰混凝土一般不宜低溫施工, 大體積粉煤灰混凝土必須低溫施工時(shí), 應(yīng)加強(qiáng)表面保溫保濕覆蓋, 表面最低溫度不得低于5℃。寒潮襲擊, 日降溫幅度大于10℃時(shí), 應(yīng)加強(qiáng)保溫、保濕覆蓋, 并適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間。
1．5 粉煤灰混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)
粉煤灰混凝土施工質(zhì)量的檢驗(yàn)頻率和允許誤差應(yīng)符合表6 的規(guī)定。并應(yīng)預(yù)留90 d 長(zhǎng)齡期試件備查。
2 硅灰應(yīng)用技術(shù)
2．1 硅灰性能指標(biāo)
硅灰是硅鐵合金廠煙道中反吹風(fēng)冷凝收集得來(lái)的細(xì)度極大的灰白色超輕粉末。由于其比表面積巨大, 粒徑微小, 平均粒徑是水泥的百分之一左右, 活性氧化硅含量很高, 可以迅速地與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成水化硅酸鈣。因此, 硅灰是目前活性最高的摻合料, 也是配制高強(qiáng)與超高強(qiáng)高性能水泥混凝土不可缺少的摻合料。
在公路重要的路面、橋面、橋隧結(jié)構(gòu)中生產(chǎn)制備使用高彎拉強(qiáng)度、高抗壓強(qiáng)度的高性能水泥混凝土?xí)r, 可使用硅灰或以硅灰為主的復(fù)合礦粉。硅灰的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表7 的規(guī)定。
表7 硅灰的質(zhì)量指標(biāo)
注: 1． 硅灰的比表面積按BET 氮吸附法測(cè)定。
2． 活性指數(shù)和需水量比試驗(yàn)方法按本指南附錄Q 進(jìn)行。
3． 燒失量、SiO2 和含水率按《水泥化學(xué)分析方法》(GB／T 176)進(jìn)行。
4．Cl- 按《水泥原料中氯的化學(xué)分析方法》(JC／T 420) 進(jìn)行。
5． 硅灰應(yīng)測(cè)定總堿量, 并于性能指標(biāo)中注明測(cè)定數(shù)值, 總堿量的檢驗(yàn)方法按本指南附錄A 11 進(jìn)行。
6． 作為定性辨別參考指標(biāo): 硅灰的松散密度在200～ 300 kg／m 3之間; 外觀為淺灰色極細(xì)粉末, 白度為40～ 50。
表7 技術(shù)指標(biāo)按照《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》(GBöT 18736) 編寫。以硅灰為主要成份的復(fù)合硅灰礦粉的性能亦應(yīng)滿足表7 指標(biāo)規(guī)定。
2．2 硅灰的適用范圍
(1) 由于硅灰的超細(xì)度、超高活性且硅灰混凝土具備相當(dāng)高的強(qiáng)度, 因此, 硅灰適用于高強(qiáng)、早強(qiáng)混凝土和對(duì)開(kāi)放交通有緊迫要求的新建或修復(fù)公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件; 硅灰與二氧化鈣快速反應(yīng)特性、高密實(shí)度和高耐久性適用于對(duì)抗(鹽) 凍性、抗?jié)B性、抑制堿集料反應(yīng)和抗沖磨性要求很高的水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件; 適用于低溫和負(fù)溫施工要求高早強(qiáng)的水泥混凝土結(jié)構(gòu)。
(2) 復(fù)合硅灰礦粉可用于水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 但由于實(shí)際工程中經(jīng)驗(yàn)不多, 應(yīng)由試驗(yàn)確定其水化反應(yīng)速度、發(fā)熱量、工作性、強(qiáng)度等。
(3) 硅灰用于熱天施工、干燥條件高強(qiáng)水泥混凝土或大體積中強(qiáng)水泥混凝土結(jié)構(gòu)時(shí), 由于本身總膠凝材料用量高, 水化熱大, 易產(chǎn)生溫度裂縫; 同時(shí), 硅灰的自干性帶來(lái)的自身體積收縮大, 易出現(xiàn)干縮和自收縮施工裂縫: 因此, 應(yīng)采取以下有效措施控制溫升、干縮和自收縮, 并加強(qiáng)降溫和保濕養(yǎng)生, 避免溫度和收縮裂縫。
?、偈┕r(shí)應(yīng)進(jìn)行水化溫升監(jiān)控, 以避免溫度裂縫。
?、?中、低強(qiáng)度大體積水泥混凝土中, 使用1 kg硅灰取代5 kg 水泥, 降低水泥用量, 可降低絕熱溫升5℃～ 6℃, 與增加水泥用量相比, 達(dá)到同強(qiáng)度要求, 硅灰混凝土的水化熱會(huì)降低。
?、墼缙趪婌F、及時(shí)灑水、保濕覆蓋強(qiáng)化養(yǎng)生措施, 解決硅灰高強(qiáng)高性能水泥混凝土的自收縮與干縮偏大的問(wèn)題。
④干旱地區(qū)應(yīng)特別注重保濕養(yǎng)護(hù), 禁止水泥混凝土結(jié)構(gòu)表面干燥發(fā)白, 可防止開(kāi)裂。
2．3 硅灰混凝土的施工
(1) 硅灰摻用方法應(yīng)為等量取代水泥法, 摻量宜為5%～ 10% 的水泥用量, 摻用時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確稱量, 允許誤差不超過(guò)±1%。
(2) 硅灰的細(xì)度極細(xì), 需水量很大, 在高強(qiáng)水泥混凝土中摻用硅灰應(yīng)調(diào)節(jié)單位用水量, 并同時(shí)摻用高效減水劑。有抗冰凍、鹽凍要求時(shí), 可摻用引氣劑。
當(dāng)水膠比很低時(shí), 可同時(shí)摻減縮劑減少收縮量, 也可使用膨脹劑對(duì)其收縮進(jìn)行補(bǔ)償。硅灰和外加劑的最佳摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。
(3) 硅灰混凝土應(yīng)在滿足增強(qiáng)效果的同時(shí), 滿足施工操作時(shí)段內(nèi)的工作性要求, 可復(fù)配保塑劑、緩凝劑、引氣劑進(jìn)行坍落度損失控制。
(4) 硅灰混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)20～ 30 s, 并應(yīng)定時(shí)清洗攪拌鍋; 運(yùn)輸、輸送、澆筑時(shí)間應(yīng)盡量縮短。
(5) 硅灰混凝土應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)振搗時(shí)間, 縮小振搗間距, 振搗密實(shí)后, 宜立即進(jìn)行表面修整和抹面。硅灰混凝土施工每道工序操作和間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短, 總施工時(shí)間不宜超過(guò)115 h。
(6) 硅灰混凝土抹面修整后, 表面出現(xiàn)變色即應(yīng)噴霧養(yǎng)護(hù), 直至能夠濕覆蓋或蓄水養(yǎng)護(hù)。硅灰混凝土的養(yǎng)生應(yīng)加強(qiáng)散熱并保濕, 宜采用水管噴淋、蓄水、澆水養(yǎng)生或覆蓋濕土工氈、濕麻袋、濕草袋灑水保濕及散熱養(yǎng)生方式。硅灰混凝土的最短養(yǎng)生時(shí)間不應(yīng)少于7 d。
3 磨細(xì)礦渣
3．1 礦渣的性能指標(biāo)
礦渣是煉鐵廠經(jīng)過(guò)水萃處理的粒化高爐礦渣,?；郀t礦渣磨細(xì)后稱為磨細(xì)礦渣, 其礦物成份與水泥接近, 在有足夠堿度條件下自身與水能夠產(chǎn)生水化反應(yīng)而提供強(qiáng)度, 是具有自水化硬化性能的活性摻料。我國(guó)磨細(xì)礦渣使用數(shù)量最大的是礦渣硅酸鹽水泥, 其中允許摻入的礦渣混合材最大數(shù)量是75%。
在水泥混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中, 可使用符合表8 規(guī)定的磨細(xì)礦渣或以礦渣為主要成份的復(fù)合礦粉。
注: 1． 磨細(xì)礦渣的活性指數(shù)與需水量比檢測(cè)方法應(yīng)符合本指南附錄Q 的規(guī)定。
2． 比表面積采用激光粒度分析儀測(cè)定其粒度分布, 并按儀器說(shuō)明書給定的方法計(jì)算比表面積。
3． 燒失量、MgO、含水率、SO 3 含量的檢測(cè)方法均按《水泥化學(xué)分析方法》(GB／T 176) 進(jìn)行。
4．Cl- 按《水泥原料中氯的化學(xué)分析方法》(JC／T 420) 進(jìn)行。
5． 各級(jí)磨細(xì)礦渣均應(yīng)測(cè)定總堿量, 并于性能指標(biāo)中注明測(cè)定數(shù)值, 總堿量檢測(cè)方法按本指南附錄A 11 進(jìn)行。
3．2 礦渣的適用范圍
在公路工程中水泥混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,磨細(xì)礦渣及其復(fù)合礦粉適用于有下列要求的場(chǎng)合。
(1) 用于配制高強(qiáng)、高性能水泥混凝土及大體積水泥混凝土, 以降低水泥用量, 減少水化熱溫升, 提高其抗裂性。
(2) 用于海水、酸雨、鹽、堿等環(huán)境中的水泥混凝土結(jié)構(gòu), 提高抗海水、酸雨、氯離子、硫酸鹽等化學(xué)侵蝕性。
(3) 在無(wú)法更換夾雜少量堿活性集料, 并只有高堿度水泥情況下, 用于需要抑制堿集料反應(yīng)的水泥混凝土結(jié)構(gòu)。
(4) 用于水泥用量偏少, 施工要求增大流動(dòng)性、可泵性, 又缺乏粉煤灰的水泥混凝土結(jié)構(gòu)。
(5) 可用于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和高抗硫酸鹽水泥配制的水泥混凝土中。不宜用于礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥配制的水泥混凝土中。因?yàn)樵谶@些水泥中, 摻合料已經(jīng)摻到足量, 再摻入礦渣沒(méi)有與之反應(yīng)的氧化鈣, 提供不了強(qiáng)度。但是不同種類的摻合料有超疊加作用, 當(dāng)磨細(xì)礦渣摻量不大時(shí), 應(yīng)按試驗(yàn)效果來(lái)使用。
3．3 礦渣混凝土的施工
(1) 磨細(xì)礦渣替代水泥熟料的量占水泥加磨細(xì)礦渣總量百分?jǐn)?shù)稱為置換率, 在結(jié)構(gòu)水泥混凝土中的最大置換率不應(yīng)超過(guò)60%; 只用于改善和易性時(shí),最大置換率不應(yīng)超過(guò)70% , 實(shí)際使用的置換率應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。
(2) 在攪拌磨細(xì)礦渣混凝土?xí)r, 應(yīng)將其與水泥分別儲(chǔ)存在各自罐倉(cāng)中, 分別稱重計(jì)量, 稱量誤差為±1% , 拌和時(shí)間宜延長(zhǎng)10～ 30 s。
(3) 施工時(shí), 磨細(xì)礦渣混凝土覆蓋保濕養(yǎng)生時(shí)間不得少于21 d, 并應(yīng)避免早期干燥和低溫寒潮襲擊。硬化過(guò)程中, 宜防止海水、硫酸鹽介質(zhì)等的侵蝕。
4 結(jié)語(yǔ)
本文主要介紹了粉煤灰、礦渣、硅灰3 種摻合料, 望廣大技術(shù)人員能正確掌握這3 種摻合料的性能及其應(yīng)用, 并利用外加劑與摻合料的“雙摻技術(shù)”及摻合料之間的“超疊加效應(yīng)”, 提高公路水泥混凝土工程的建設(shè)質(zhì)量。
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