工程科技 大掺量粉煤灰混凝土配合比设计及应用研究 刘文运 中国能源建设集团山西省电力建设一公司 山西大同０３７０４３ 摘要：大掺量粉煤灰混凝土是一种“绿色环保”混凝土。本文分析了粉煤灰在混凝土中的机理，介绍了几种大掺量粉煤灰混凝土的配合比设计方法 指出了大掺量粉煤灰混凝土在工程应用中的注意事项。 关键词：大掺量粉煤灰混凝土作用机理 配合比设计施工 我们将强度指标看作为混凝土的质量指标， 但是仅仅考虑强度作为衡量混凝土质量的指 标，会忽略实际工程中对混凝土耐久性的要 求，因为很多工程实例证明混凝土的破坏不 一随着我国土建行业的快速发展，混凝土 由于其具有节能、成本偏低、应用方便耐久 性好等特点导致其需求量不断增加。同时， 混凝土需求量的增加也带来很多负面影响， 因为水泥的生产需要耗费巨大的能源和资 源。为解决这个问题国内外水泥混凝土行业 ＡＩ：Ｏ，与水泥和石灰的水化产物在水溶液中发 生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，继 而与石膏反应生成水化硫铝酸钙。上述这些 反应几乎都是在水泥浆孔隙中进行的，大大 降低了混凝土内部的孔隙率，改变了孔结构， 提高了混凝土的密实度 定是强度的问题，而是耐久性的问题。 ４．大掺量粉煤灰混凝土的局限性 煤灰－水泥一化学外加剂的相容性，表现为 混凝土水胶比能否有效地降低，一般说来， 当水胶比只能在０．４以上时，在中等强度混凝 土中使用的效果就可能成问题。 研究人员展开了很多研究，其中大掺量粉煤 灰混凝土就是其提出的一种“绿色环保”混 凝土。所谓大掺量粉煤灰混凝土，就是将粉 煤灰看着一个独立组分，而不是水泥的替代 品，以工程设计与施工及环境的要求为基准， 而不是以不掺粉煤灰的混凝土为基准，进行 混凝土设计、生产、浇筑和养护。 ３． 大掺量粉煤灰混凝土的几种配 合｝匕设计方法 ３．１简易配合比设计法 粉煤灰混凝土简易配合比设计方法主要 可以分为两种：（１）固定用量法，该方法的 主要原理是通过设计经验或者水泥用量变化 的试验，选择出一个固定粉煤灰用量的合适 大掺量粉煤灰混凝土的水泥用量少，由 于起激发作用的氢氧化钙含量减少，使粉煤 灰的水化条件劣化，所以在不同条件下存在 最佳粉煤灰掺量，并非越大越好。 掺粉煤灰混凝土比普通混凝土对温度更 一１．粉煤灰在混凝土中的主要作用 粉煤灰在混凝土中的主要作用表现在以 下几个方面： 填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润 滑层，由于粉煤灰的容重（表观密度）只有 水泥的２／３左右，而且粒形好（质量好的粉煤 灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实， 在水泥用量较少的混凝土里尤其显着。 对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布 得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓 慢的粉煤灰可以提供水分，是水泥水化更充 分。 配合比。这种方法实际上也是基于与基准混 凝土对比的基础上，并考虑设计应满足２８ｄ 强度和稠度等要求的一种设计方法，其本质 只是一种改良也具有一定的局限性。（２）调 整系数法，调整系数法直接引用基准混凝士 配合比设计结果，按照设计和易性相等和２８ｄ 强度相等的粉煤灰混凝土的要求，适当地调 整各种基本材料用量，然后确定配合比。在 粉煤灰混凝土简易配合比设计方法中，调整 系数法是比较合理的。从实用的角度来看， 调整系数法简单易懂，简捷易行，比较容易 接受。 ３．２等量取代法 等量取代法属于早期的大掺量粉煤灰混 凝土设计技术，又称“简单取代法”。这种设 计方法原理是参照普通混凝土设计方法，然 后直接用粉煤灰等量取代水泥，根据所用粉 煤灰的品质及混凝土的和易性等要求来对混 凝土的用水量进行调节。其设计步骤为：配 合比设计配置强度的龄期；设计用的基准配 为敏感，在气温较低时制备的掺粉煤灰混凝 土，强度发展较为缓慢。 ５．大掺量粉煤灰混凝土工程应用 建议 实际工程在使用高掺量粉煤灰混凝土时 应该注意一些相关问题：施工质量的控制， 在原材料方面应对采用的水泥、砂、石等按 相关规范进行现场二次抽查。注意控制粉煤 灰的质量，因为粉煤灰是原材料中质量波动 较大的一种材料。在浇筑过程当中，由于大 掺量粉煤灰混凝土十分粘稠，这个对提高其 均匀性有一些好处，但是在浇筑完成后，应 该及时对混凝土表面喷洒养护剂。适当延长 支模时间，以保证足够的水化时间。当施工 温度很低时，施工完成后还应注意采取保温 粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化 钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝 性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相 同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝 土的各项性能有显着作用。 粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因 水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度 裂缝十分有利。 养护措施，这样才能保证粉煤灰混凝土的强 度发展满足要求，因为粉煤灰混凝土早期强 度本身就很低。 参考文献： ２．粉煤灰在混凝土中的机理分析 粉煤灰的形态效应粉煤灰的主要矿物组 成是海绵状玻璃体，铝硅酸盐玻璃微珠，这 些球状玻璃体表面光滑、粒度细，质地致密， 内比表面积小，不仅使水泥浆需水量小，而 合比，以体积法设计的为准；计算粉煤灰用 量；计算水泥用量；粉煤灰混凝土的灰浆体 积计算；砂、石的总体积计算；砂、石用量 计算和砂率计算，该计算与体积法基准混凝 土的计算法一样。 ３．３理性法 ［１］甘昌成等．大掺量粉煤灰泵送混凝土的 生产与应用［Ｊ］．混凝土．２００４．０３， ［２］张天一．大掺量粉煤灰绿色混凝土的试验 研究［Ｊ］．施工技术．２００７．１ ２． 且它们往往填充水泥浆体孔隙中，使混凝土 密实性大大提高，或者在相同用水量的情况 下，可增大流动性，改善和易性和可泵性。 粉煤灰的微集料效应粉煤灰中的微细颗 粒均匀分布在水泥颗粒之中，阻止了水泥颗 粒的相互粘聚，而处于分散状态有利于水化 反应的进行，同时减少了用水量，硬化后混 随着粉煤灰混凝土配合比设计原理的发 展，后期出现了一些比取代法更合理的配合 比设计方法。（１）最优化方法，该方法是基 于经济原则进行的配合比设计的一种方法， 其设计理念是使得粉煤灰混凝土获得最大的 技术经济效益 最为著名的有两段法和数值 法。（２）按混凝土耐久性要求设计配合比法， 该方法把混凝土的耐久性作为混凝土配合比 ［３］覃维祖．粉煤灰在混凝土中的应用［Ｊ］．粉 煤灰综合利用．２０００．０３． 作者简介： 刘文运（１ ９６７．５一 ’）男，山西大同，毕业 于中北大学建筑工程管理专业。中国能源建 设集团山西省电力建设一公司，工程师，主 要从事土建试验检验工作。 凝土孔隙率降低，使密实度得以提高。 粉煤灰的活性效应粉煤灰的活性效应也 称火山灰效应，粉煤灰中的活性成份ＳｉＯ 和 设计过程中的一个重要依据。一般情况下， ３６ ｗｗｗ．ｓｐｙｚ￣ｚ．ｃｏｍ 商品与质量・学术观察