粉煤灰在高性能砼中的应用及问题研究

粉煤灰在高性能砼中的应用及问题研究

周钢锋

周钢锋

（中铁一局集团桥梁工程有限公司）

粉煤灰是高性能砼中最重要的组成材料之一，那么，它在高性能混凝土中的应用及存在问题就值得我们进行分析研究。

1．粉煤灰对新拌混凝土性能的影响

粉煤灰的密度只有水泥的2/3（水泥密度在3.1g/cm3左右，粉煤灰的密度2.2g/cm3左右），掺加在混凝土中的粉煤灰将上浮，产生“对流”作用；另外粉煤灰等量取代水泥，由于其密度小，故混凝土的浆体体积增加。这两种因素导致混凝土的流动性变好。

优质的粉煤灰需水量比小于100%，意味着其需水量较水泥小，因此掺加一定量的优质粉煤灰，同时添加高性能减水剂时，可以大幅度降低水胶比，获得普通混凝土条件下无法达到的使用效果。粉煤灰对新拌混凝土的性能的影响归纳为：

（1）增加浆体含量、增大粘聚性、不易离析，改善可泵性，易振实。

（2）延缓拌合物凝结时间，减小坍落度损失，降低水化热。

（3）减小泌水速率，但凝结时间延长(尤其低温季节），需及早覆盖。

但采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性差，坍落度损失大，不易捣实，强度效应差（火山灰效应差），以及耐久性差（封孔固化和致密效应降低）。因此对粉煤灰烧失量应严格控制。粉煤灰中未燃烧的碳颗粒地减水剂和引气剂有很强的吸附作用，尤其是对引气剂，故冻融环境下应严格控制粉煤灰烧失量，严重冻融环境破坏环境下粉煤灰烧失量不应大于3%。

2．现场粉煤灰存在的问题

（1）粉煤灰中有油,碳颗粒吸附油污浮在混凝土表面。

粉煤灰清水试验：左杯水面漂浮一层黑色煤灰，且烧失量为11%

粉煤灰中有油污的原因：发电厂开机或负荷不够的时候，要喷0#柴油或重油，煤燃烧更充分，使电力更足，因而粉煤灰中就有残留的油。这个问题没有办法处置，只有将粉煤灰倒掉，或将粉煤灰用于临建或桩基水下混凝土，须少掺粉煤灰，但混凝土必须粘性好，能吸附、包裹一部分碳颗粒和油污。

（2）脱硝粉煤灰导致混凝土中有氨气的味道

至于这个问题，很多人认为是外加剂造成的，其实不是，是粉煤灰造成的，由于电厂采取脱硝的环保措施，导致粉煤灰中有NO3-，NO3-遇到水泥中的碱产生氨气，在拌制混凝土时就能闻到一股刺鼻的味道，对隧道喷射混凝土、二衬混凝土作业人员对影响较大，出现眼睛发红、嘴唇发肿等症状，对环境有影响，但对混凝土工作性、力学、耐久性能没有影响。

（3）可能是假粉煤灰，用煤矸石磨细而成，没有活性。对于这类粉煤灰，先用40×40的显微镜观察，有无玻璃体；然后取少量溶于烧杯，看沉淀物；或做活性指数。

（4）粉煤灰供应厂家一般都是经销商，来自多个电厂。进场取样进行细度、需水量比检测，并观测外观颜色。

（5）前期配合比设计的粉煤灰质量较好，供应过程中质量变差，波动较大。设计配合比时候不要理想化，宜少掺粉煤灰。

（6）粉煤灰进场时，供应商有意在罐车表面装一层好灰，现场进场验收不严，取样不具有代表性，导致质量较差的粉煤灰进入施工现场。购买水泥取样器从上至下深层取样。

（7）部分粉煤灰是经过二次粉磨的，玻璃体结构在粉磨过程中遭到破坏，导致粉煤灰活性降低，混凝土和易性变差。宜少掺粉煤灰。

（8）粉煤灰中掺干粉减水剂，导致需水量指标能达Ⅰ级。取样后按配合比试拌桩基混凝土，并和留样粉煤灰试拌效果做比对，发现异常及时清场。

3．关于粉煤灰的最佳掺量

根据《铁路混凝土施工工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）表6.4.5和表6.4.5的规定，结合设计图纸中地下水、地表水、空气对混凝土的环境作用类别、等级以及原材料质量和施工控制水平确定单掺粉煤灰的量。

掺30%粉煤灰混凝土外观差

但我个人认为表6.3.4是错的，水胶比和对应的措施是反的，且得到95%以上同行的认可。因为前面已经强调了，高性能混凝土是以耐久性为主要指标，水胶比越小，混凝土结构越密实，抵抗外界不利环境作用的能力越强，如混凝土处于氯盐环境，水胶比≤0.40的混凝土耐久性肯定比水胶比＞0.40的混凝土好，掺粉煤灰的目的是提高混凝土耐久性，可耐久性越好的混凝土（水胶比≤0.40）的掺量却越大，而耐久性越差的混凝土（水胶比＞0.40）的掺量却越小，岂不成耐久性好的越好，耐久性差的越差吗？

另外，从粉煤灰混凝土的起源说起，西方因工业化很早，导致出现大量的粉煤灰，只能采取填埋措施，费时、费力也污染环境，之后才从废品处理的角度出发，才试着将粉煤灰掺到混凝土，结果却出现了意想不到的情况，若干年后，掺粉煤灰的混凝土依然完好，不掺粉煤灰的混凝土早已破坏，从这个角度出发，低标号的混凝土是不是应该多掺粉煤灰呀？

关于粉煤灰掺量的问题，由于水泥有大量的粉煤灰，有的多达50%，加之现场粉煤灰质量差。粉煤灰质量和煤有很大关系，好煤出好灰，好煤不出灰；最好的粉煤灰发白，其次发黄，发黑最差；我国最好的灰是神华煤，出的灰很好；而进口的越南、马来西亚的煤出的粉煤灰就差；所以我历来主张少掺。

假如H1环境（化学侵蚀），水胶比≤0.40时，按照规范，应掺30～50%，水胶比＞0.40掺20～40%，前面已经讲了，觉得这个规范是错的，因为从耐久性出发，水胶比越小，耐久性越好，应该少掺粉煤灰，当然规范既然已经规定了（没有勘误），还是要执行，假如C30的水下桩，胶材390㎏，用水量154㎏，水胶比0.395（保留三位，计算精确，便于换算），这时候至少要掺30%的粉煤灰，可现场外加剂和粉煤灰都差，掺不了30%，咋办？这时候把外加剂的水算进去，假如外加剂3.9㎏，20%的含固量，则外加剂有80%的水（3㎏左右），在加原始用水量154，则是157㎏，水胶比就变差了0.403，这时候就可以少掺粉煤灰了，20%、22%，25%都可，一定要变通，根据多年的经验，合格的Ⅱ级粉煤灰掺量宜为20～25%，不宜大于25%。

粉煤灰中有油，烧失量11%，掺30%后混凝土性能不佳，外观极差

总之，粉煤灰对高性能砼起着非常重要的作用，同时在使用过程中也存在好多问题，以上对该问题的讨论也是现场施工中经常遇到的问题，希望对大家有所帮助。