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钻孔桩水下混凝土掺用粉煤灰的可行性研究研究表明,粉煤灰的掺入可优化混凝土的孔隙结构,增强其密实度,这对于水下环境中的抗腐蚀性能尤为重要。同时,粉煤灰还能改善混凝土的流动性,减少离析和泌水现象,确保水下灌注时的施工质量。然而,粉煤灰的掺量需根据具体工程条件(如水灰比、骨料级配、施工工艺等)进行合理调整,以避免影响混凝土的早期强度发展。
此外,从环保和经济角度考虑,粉煤灰的利用不仅减少了工业废料对环境的影响,还降低了混凝土材料成本,符合可持续发展的理念。因此,在钻孔桩水下混凝土施工中合理掺用粉煤灰,既满足了工程质量要求,又实现了资源的高效利用,具有重要的工程实践意义和推广价值。
粉煤灰是热电厂排放的一种工业废渣,它具有火 山灰的特性,因此它作为混凝土的掺合料是粉煤灰综 合利用的重要途径。我国自50年代开始在大坝、水利 及建筑工程中将粉煤灰作为混凝土或砂浆的掺合料。 近几年来,一些工程单位在掺用粉煤灰方面已取得初 步经验。下面笔者根据粉煤灰的作用机理xx市物资行业管理办公室办公楼工程施工方案,结合实验 分析和工程实例,对粉煤灰应用于水下混凝土的可行 性进行研究。
粉煤灰混凝土的钢筋锈蚀性能和抗碳化
混凝土中钢筋锈蚀主要受pH值的控制。在普通 混凝土中,一般石灰溶液是处于饱和状态,pH值为 12.4~13.2。在这种碱性介质下石灰不溶出,导致在钢 筋表面形成一层致密的含水氧化物(FeOsnH2O),其 化学性能很不活泼,厚度2~6mm,这种钝化膜对钢筋 起着保护作用,腐蚀介质(O、CL、HO、CO2)都难 以穿透这种保护膜。当然,混凝土中的这种保护作用
还与保护层厚度、混凝土密实度、水泥品种及环境等 因素有关。据有关资料介绍,混凝土中pH值大于10.5 时,钢筋处于钝化状态,基本不锈蚀。一般在掺粉煤 灰混凝土中,pH值在11以上,对钢筋锈蚀影响不大 但应控制灰中烧失量和含硫量。粉煤灰中烧失量对钢 筋锈蚀的影响,目前尚在研究之中,但从碳和粉煤灰 的比电阻看,由于粉煤灰的比电阻为102,而碳的比 电阻仅为10+~10,这样,由于碳的存在必然增加混凝 土的导电性。如果对混凝土导电性的影响能及时扩散 则对钢筋锈蚀的影响是很小的。一般粉煤灰含碳量常 受规范限制,所以碳在混凝土中的含量是很少的。目 前,有人认为粉煤灰混凝土的防锈能力并不比普通混 凝土高,但很多人认为粉煤灰混凝土能提高防锈能力。 从天津大学土木系做的5次浸(腐蚀液)烘循环后的 试验结果1可以看出,在混凝土中掺入粉煤灰,尤其 是同时掺有外加剂,混凝土本身的抗腐能力均有明显 提高。
公路交通科技2002年第3期
2.1粉煤灰混凝土的抗冻性能
由于粉煤灰混凝土稳定性强、分布均匀、质地密 实、吸水性小、渗透性低,比不掺粉煤灰的混凝土用 水少且和易性好,故在无其它代用品代替加气剂生产 抗冻融混凝土的情况下,可把粉煤灰掺进拌合物中 以改善混凝土抗冻性,但须注意以下2点。 (1)因为粉煤灰是一种多孔性微粒,尤其是其中 的未燃碳部分微孔结构对引入的气泡产生吸附作用 使气泡难以生成。为使混凝土能保持含气量4%~5% 就必须掺入足量的加气剂,一般要增加1~3倍。表1 是郑州黄河公路大桥大直径钻孔桩施工前夕,湖南大 学土木系为该桥做的粉煤灰水下混凝土抗冻试验。从 表中可看出当混凝土标号相同、水泥标号也相同时 则掺有加气剂(复合使用木钙)的粉煤灰混凝土其抗 冻性比不掺粉煤灰和加气剂的混凝土要好。因此,为 了不使混凝土的抗冻性受到影响,在掺入粉煤灰的同 时,掺入4%~5%的加气剂是完全必要的。
粉煤灰混凝土冻融30周期的试验结果 表
注1号为增钙粉煤灰2567号为增钙粉煤灰加气剂为松香热聚 物
(2)就一般建筑物来说,寒冷地区和水位升降[ 域要求混凝土具有较高的抗冻性。由于粉煤灰的火山 灰反应,使混凝土硬化速度减慢,造成混凝土早期强 度偏低,在没有达到混凝土早期受冻的临界强度时 是很容易受冻破坏的。所以,应尽可能不在低温季节 施工。此外,应严格控制粉煤灰掺量在30%以下,同 时应严格控制粉煤灰中含碳量和细度,以确保最大冻 深或水位升降区域范围内混凝土的抗冻性能。
2.2粉煤灰混凝土的抗渗性能
粉煤灰对混凝土抗渗性能的影响与粉煤灰取代水 泥的方法和粉煤灰的质量有关。用粉煤灰等量取代水 泥,则28天以前混凝土的抗渗性能低于不掺灰的混凝 土,90天以后才能赶上;用超量取代法,由于增加了 胶结料数量,降低了水灰比,混凝土中大的毛细孔隙 变小,提高了抗渗能力。所以,28天龄期混凝土的抗 渗性能可优于不掺粉煤灰的混凝土。掺磨细粉煤灰的 混凝土,比掺原状粉煤灰的抗渗性能要好2。表2列 出了钻孔桩不同取代方法对混凝土抗渗性能的影响。
粉煤灰对混凝土抗渗性能的影响
注:编号A用粉煤灰超量取代,编号C为等量取代,水灰比皆为
2.4粉煤灰混凝土的碱与骨料的反应
碱与骨料的反应是由于水泥的碱分与活性骨料组 分中的氧化硅起反应生成硅酸钠,并从周围介质中吸 收水分而膨胀的现象。在水泥中掺用粉煤灰后,可减 轻膨胀反应。其原因可能是由于活性物质在水泥石硬
2.5粉煤灰混凝土的早后期强度
混凝土中掺入粉煤灰后,其早期强度比不掺灰的 混凝土要低。但是,如果在掺粉煤灰的同时复合采用 减水缓凝剂,则混凝土的早期强度和28天强度可以弥 补上来。另外,从混凝土的施工顺序来看,因混凝土 是在受桩周围约束作用和上部挤压下凝结硬化的, 强 度有所提高。而且混凝土是处于三向应力状态,故其 强度要比进行单轴标准试验的混凝土具有更高的强度。 其提高幅度视侧压力大小而异,一般规律为
dbj61/t 161-2019 建筑幕墙工程技术标准R' = R + K
式中,R'为三轴极限强度,MPa;R为单轴极限强度 MPa;K为系数,取为5~9;。为侧压力,MPao 同时,由于荷载受摩擦力的影响,桩基下部所承 受荷载(主要指摩擦桩)比上部渐次减少。此外,桥 墩从施工完毕到承受荷载往往不是几天时间,后期强 度才是更重要的力学指标。而掺粉煤灰恰恰具有后期 强度高这一优点。因此,就混凝土强度而言,粉煤灰 的掺入不会给钻孔桩基础造成不利影响。
2.6粉煤灰混凝土的耐磨性能
水中桥梁钻孔桩常受高速水流或夹砂水流的冲刷 作用,使混凝土的砂浆被磨损而露出石子,严重时石 子还会被冲掉,特别是西北地区的桥梁钻孔桩基础工 程,在洪水期常由于泥石流的冲击,造成混凝土表面 剥落。 混凝土的抗冲耐磨性能主要取决于两个因素:(1) 混凝土标号的高低;(2)混凝土的密实度。如前所述 混凝土中掺入粉煤灰并复合使用缓凝性减水剂,混凝 土的早后期强度都不亚于不掺粉煤灰混凝土。此外 混凝土中掺入粉煤灰后,显著改善了混凝土的施工和 易性,因此,可以期望比不掺灰混凝土具有更高的密 实度。所以,掺粉煤灰后混凝土的耐磨性并不低,如 表3所示。由表3可以看出,在标号相同的情况下
钻孔桩水下混凝土掺用粉煤灰的可行性研究薛锡芝
掺粉煤灰的混凝土其耐磨性能并不一定比不掺粉煤力 混凝土差。只要采用最佳配合比,在水下混凝土中掺 入粉煤灰后,不会使其耐磨性受到不利的影响。 粉煤灰混凝土耐磨性能试验结果
粉煤灰混凝土耐磨性能试验结果 表
注:1、2、3号为增钙粉煤灰;45、6号为商丘粉煤灰,加气剂 为松香热聚物。
1 赵方冉q/gdw 12041.3-2020 就地化继电保护装置技术规范 第3部分:智能管理单元,韩云屏,徐尚文.掺粉煤灰混凝土的护筋性研究.混凝 土及加筋混凝土,1987. 2] 中国建筑科学研究所.混凝土实用手册.北京:中国建筑工业出 版社,1987.