如何提高水泥混合材的掺加量[合集五篇]

第一篇：如何提高水泥混合材的掺加量

如何提高水泥混合材的掺加量 控制和提高熟料质量

众所周知，要实现高的非活性混合材掺量，不仅要做到熟料强度高，而且要确保熟料强度的平稳才行。我们从以下几方面进行控制：

（1）优化配料方案，合理控制三率值：KH：0.90_0.95±0.02，SM2.40_2.80±0.1，IM：1.2_1.8 ±0.1。

（2）控制好煤质与细度。要求入窑煤粉发热量≥5500kcal/kg，挥发份≥12 %，内水份＜3.0 %，煤粉细度0.08mm筛余＜1.0_5.0%。针对煤的硫含量高的特性，选用高效的固化剂，降低高硫煤对熟料煅烧的影响。影响主要是来自两个方面：一是高硫煤促使熟料液相量过大。由于煤中的高硫带入，在烧结过程中，因为SO3 的矿化作用，液相提前出现，而且液相量大大增加，在该情况下，如果生料中Fe2O3、Al2O3含量配置不当，势必导致液相量过大、通风不良，产生强大还原气氛（结球料中有白色的极度还原熟料），煤粉燃烧不完全，结球在所难免，熟料质量降低是必然结果；二是高硫煤促使熟料C3S含量降低： 液相出现提前，C3S形成过快，部分C2S尚未来得及吸收CaO形成C3S便被包裹在C3S晶体中，导致熟料中C3S含量偏低，同时较高的SO3存在，它势必争夺部分CaO而形成CaSO4,使熟料的实际饱和比降低，若配料时再按常规计算，则保证C3S生成的CaO量就显得相对不足，致使熟料中C3S含量进一步偏低，导致熟料强度的降低。

因此，对应措施是选用高效的固化剂，适当提高熟料KH，降低熟料液相量，降低高硫煤对熟料煅烧的影响。

（3）控制好生料细度，0.08mm筛余＜16.0 %，特别是0.2mm筛余＜1.50%。

（4）统一操作，稳定窑况，实现优质高产。

根据我们的经验，熟料28天抗压强度每提高1MPa，生产中若控制相同的水泥强度，生产PC32.5级水泥可多掺玄武岩、煤矸石类的非活性混合材0.5-1%左右，或可多掺活性混合材2%左右。2 优化混合材品种

在当地粉煤灰类的活性混合材因市场供应量少价高，无法保证水泥的生产需求。选用石灰石、玄武岩、湿排煤渣、煤矸石、少量转炉渣等做水泥混合材。针对供应量有保障的混合材，为了优化混合材品种，按照GB/T12957-2005《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》，进行试验。

综合考虑混合材采购成本、供应量、水份、活性、需水量、易磨性、粒度、色泽等诸多因素，最后按照熟料：石膏：石灰石：煤渣：煤矸石：转炉渣：助磨剂=55：5：15：10：10：5：0.04%，在实际生产中根据强度不断的降低熟料掺比。改善水泥粉磨工艺状况合理控制水泥细度

水泥粉磨系统的缺陷最根本的是水泥细度较粗，不利于水泥早期水化和强度发展，改善水泥粉磨工艺最根本的是改善水泥成品细度。采用一台开路水泥磨粉磨物料，这显然与先进的高效挤压研磨设备的配合使用在水泥粒度级配上有较大的差距。实践表明，在混合粉磨系统中，复合硅酸盐水泥中3～32μm的颗粒只有达到70%才能充分发挥混合材的性能。研究结果表明 0.08 mm 方孔筛的筛余每增加 1%，则水泥的28d抗压强度降低0.83MPa，这也就是说每增加1个百分点的 80 μm 筛余就需要降低1个百分点的混合材掺加量。比表面积由300m2/kg提高到 370m2/kg，混合材掺加量增加 13%。由此可知，水泥粉磨工艺对混合材掺加量的影响是显著的。另外不合理的水泥粉磨工艺造成的水泥水分变化、温度升高等情况就更加严重，生产中也应该极力避免。

为了最大限度的发挥熟料潜能，我们将水泥磨得更细一些，混合材就可以多掺一些。为了克服“越细的水泥需水量越大，与外加剂相容性越差，水化热越大，开裂敏感性越大”的问题，我们在生产PC32.5级水泥时控制0.08mm的筛余小于2%，45μm筛余小于12%，比表面积大于380m2/kg。4 合理选择助磨剂

鉴于我公司非混合材掺量较高的特点，我们将助磨剂对水泥28天后期抗压强度的提高幅度做为选择的重点。

根据成型水中滴加助磨剂外掺的强度比对及小磨试验情况，选取衡阳XX1牌、冷水江XB牌助磨剂进行大磨试验、小批量工业试用，批量试用，最后与XB牌助磨剂签定以“每批货28天抗压强度按统一试验方法比基准样提高7MPa以上”作为特殊技术指标的供货合同。经过较长时间的生产生产实践，该助磨剂质量平稳，比较适合我公司的生产。

第二篇：关于粉煤灰作水泥混合材的研究进展

关于粉煤灰作水泥混合材的研究进展

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摘要：本文主要介绍粉煤灰的发展历史，粉煤灰的性能特性，不同种类，不同掺量粉煤灰作为水泥混合材的综合应用，以及各自对水泥各项性能的影响，最后介绍粉煤灰替代水泥带来的经济效益以及对未来的发展展望。

关键词：粉煤灰；水泥混合材；安定性；形态效应；微集料效应

0 引言

燃煤电厂所产生的粉煤灰是世界范围内最大量的废渣之一。1993年世界煤渣（粉煤灰和底渣）产量估计已经有5.62亿吨，其中仅有16.1%可以利用。2000年我国仅燃煤火力发电厂产生的粉煤灰等灰渣就达1.8亿吨，灰场占地4亿平方米。面对日益增长的生产废料及废渣，合理的解决方案是提高对废料及残渣的再利用。在许多国家，粉煤灰被处置在粉煤灰堆场，处于无控制状态，对生态系统特别是对社会环境构成潜在的危险。研究发现，粉煤灰由于其较大的比表面积特点，其表面效应和微集料效应，在水泥工艺上适合作为一种矿物掺合料，对水泥的性能产生了很大的改变，由此带来的性能改善和经济效益，已经被越来越大的重视起来。粉煤灰的定义和历史发展1.1 定义及产生过程

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

1.2发展

我国的能源工业稳步发展，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多

次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。目前，对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。粉煤灰的性能特点

2.1化学组成主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。由于各地燃煤的性质有所不同，故其组成会有所不同。

2.2 物理特性

粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体，其中结晶体包括石英、莫来石、磁铁矿等；玻璃体包括光滑的球体形玻璃体粒子、形状不规则孔隙少的小颗粒、疏松多孔且形状不规则的玻璃体球等；未燃炭多呈疏松多孔形式。粉煤灰在水泥基材料中的作用概述

粉煤灰之所以具有如此多的优异性能，总结下来可以归为以下三类作用：形态效应，活性效应，微集料效应。

3.1 形态效应

形态效应可以分解为填充作用，表面作用和润滑作用。

（1）填充作用取决于粉煤灰的粒径。较小的粒径可以填充在水泥颗粒的空隙中。

（2）表面作用取决于粉煤灰的比表面积和它的亲水性。粉煤灰越细，需水量越大。

（3）润滑作用取决于颗粒的大小，较小的颗粒有较强的润滑作用。填充作用适合于较小的掺量，掺量较大时填充作用被表面作用抵消。

3.2 活性效应

包括两种反应，一是水泥熟料矿物的水化反应，二是粉煤灰中的活性成分与氢氧化钙的火山灰反应。两个反应是同时进行的。

3.3 微集料效应

（1）粉煤灰的微集料效应随粉煤灰掺量的增大而增强。、（2）粉煤灰的微集料效应随着龄期的增长而减弱。

（3）在相同水胶比时，粉煤灰对硬化水泥孔结构的细化作用仅表现为相对细化作用，只在较晚的龄期才能表现出来。不同种类粉煤灰掺合料介绍

4.1 不同掺量粉煤灰对水泥性能的影响

4.1.1粉煤灰对水泥标稠需水量和凝结时间的影响

掺入粉煤灰后,水泥的80 m筛筛余和表面积升高,凝结时间相应增长,并且随着粉煤灰掺量的增大而增长,这是因为粉煤灰的水化活性远比水泥熟料低。

4.1.2 粉煤灰对水泥浆体力学性能的影响

随着粉煤灰掺量的增加,水泥-粉煤灰体系的3 d、7 d抗压强度呈线性下降,28 d强度则呈二次函数形式下降。粉煤灰替代部分水泥后,体系中水泥熟料矿物比例减少,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,溶液中Ca2+离子浓度降低,水泥-粉煤灰体系的总的水化速度减慢,生成的水化产物颗粒之间连接不够紧密,相应地降低了早期强度。到28 d时,由于粉煤灰的火山灰反应的进行以及粉煤灰颗粒的填充效应的发挥,使浆体的结构趋于致密,水化产物之间的相互交叉、连接程度趋好,粉煤灰适当的掺量对其强度的影响很小。

4.1.3 对水泥浆体微观结构和水化产物形貌的影响

掺有40%粉煤灰的水泥中熟料矿物水化比较充分,但大量球形粉煤灰颗粒表面仍然光滑,未发生任何水化反应,粉煤灰颗粒与周围浆体的界面清晰可见。

4.1.4 粉煤灰对水泥浆体孔结构的影响

粉煤灰的掺入显著改善了水泥浆体的孔隙结构,使得大孔减少而微孔增加。粉煤灰对水泥浆体孔结构的改善是由于粉煤灰的密实效应作用的结果。在早期,大量细小的粉煤灰颗粒填充在熟料矿物的水化产物孔隙中,将原来的大孔分割为很多细小且互不连通的小孔,使硬化浆体的密实度提高。

4.2 脱硫粉煤灰作为水泥混合材

随着环境保护要求的进一步加强,大量脱硫副产物脱硫粉煤灰的处理和利用已经引起业内人士的关注。与普通的粉煤灰相比,脱硫粉煤灰中含有一定量的硫酸钙(CaSO4)和亚硫酸钙(CaSO3),改变了原有粉煤灰的性质,使脱硫灰的综合利用受到了限制。加上对脱硫灰的研究也投入不够,人们对脱硫灰的组分及理化性能并不十分了解,在脱硫灰综合利用问题上还存在顾虑。通过试验，混合材料中掺入粉煤灰+矿粉(比单掺灰配制的水泥3、7、28d强度都有所提高,掺入量可达30%以上,配制的水泥体积安定性合格,细度、标准稠度用水量、凝结时间等符合要求。经过大量的理论实验验证，脱硫粉煤灰作为水泥混合材具有可操作性。

4.3 预活化粉煤灰作水泥混合材的研究

4.3.1 活化机理

原状粉煤灰中加入复合矿物激发剂后，在湿热条件下，粉煤灰颗粒

表面将在激发剂提供的碱性离子作用下进行反应，生成水化硅酸钙和钙矾石凝胶，这些矿物与水泥的水化产物十分相似，便能起到晶核作用，诱导水泥水化，从而提高早期强度。

4.3.2 矿物激发剂对混合材活性的影响

（1）矿物激发剂的掺量影响着粉煤灰混合材的活性，当掺量为8％时，具有明显的早强作用，但28d强度略有降低；辅助采用石膏能弥补后期强度不足的问题。

（2）对湿热活化的粉煤灰在700℃条件下煅烧，混合材的活性能得到进一步提高，在水泥中的掺量能继续提高。

（3）提高湿热养护温度和成型颗粒强度，混合材的活性更好。

4.4 高钙粉煤灰在水泥中的应用

目前我国高钙粉煤灰可分为两大类，一类为天然高钙粉煤灰，主要有神木煤、东胜煤及云南第三纪褐煤等燃烧后产生的天然高钙粉煤灰；另一类是发电厂为减少排入大气中的ＳＯ２，利用煤粉和石灰石粉混合燃烧或在高温烟气中喷入石灰石粉工艺产出的人工增钙粉煤灰。两种高钙粉煤灰的共同特点是ｆ－ＣａＯ含量较高，用作水泥混合材时对水泥安定性影响较大。用正交实验得出结论如下：

（1）产出天然高钙粉煤灰的发电厂，如能适当降低燃用煤粉的细度，将有利于高钙粉煤灰的综合利用。高钙粉煤灰通过分选，ｆ－ＣａＯ含量较低的部分作水泥混合材料，其掺入量将明显高于未经处理的原灰。

（2）高钙粉煤灰活性较高，与普通粉煤灰作水泥混合材料相比对提高水泥强度有利。通过一定的技术处理后，可解决天然高钙粉煤灰ｆ－ＣａＯ对水泥安定性的影响，因此天然高钙粉煤灰作为水泥生产用混合材料有良好的前景。粉煤灰作为水泥混合材的综合效益

在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料，成本大量降低；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

6.结语

如今，粉煤灰再也不是当年的废渣，而是变废为宝，得到了长足的发展。在道路建设，工程回填，水泥掺合料，混凝土，墙体材料，农业领域，环保领域中的治理废水，治理废气，化工，汽车领域都有应用。总之,粉煤灰的综合利用前景十分广阔,虽然现在还存在着诸多问题,但是推广其合理利用,可变废为宝,化害为利,对大力发展绿色经济和循环经济起到巨大的推动作用,达到环境、社会、经济的三者统一,促进社会、经济、环境的可持续发展。

参考文献

【1】王复生,杜瑞臣,孙瑞莲等。粉煤灰活性激发方法探讨[J].硅酸盐学报,2001,18(9):21-22.【2】沈威,黄文熙,闵盘荣.水泥工艺学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1993.245-257.【3】 李庚英1双掺超细活性混合材对高强混凝土性能的影响[J]1四川建筑科学研究第29卷第4期2003年12月

【4】徐迅,卢忠远.超细粉煤灰、超细矿渣粉对水泥物理性能的影响研究[J].粉煤灰,2006,(4):3-6.【5】朱洪波,马保国.高钙粉煤灰的安定性特征与改性技术研究[J].粉煤灰综合利用,2006,(1):12-14.【6】张召述．用工业废渣制备CBC复合材料基础研究[D]．昆明：昆明理工大学，2006．

【7】吴清仁等。生态建材与环保。化学工业出版社，2003，（7），235-236.

第三篇：全国水泥行业混合材使用情况调查

全国水泥行业混合材使用情况调查

各位水泥界同仁，大家好！

多掺用混合材是水泥企业节能减排、提高效益的重要一环。山东众森建材科技有限公司近年来注重从混合材入手研究探讨，科研成果“大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂”近日被专家鉴定组认定处于国际领先水平。

“大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂”是山东众森水泥助磨剂产品中的一种，具有一般助磨剂的特点，能提高水泥磨机的产量和改善水泥性能，均适用于通用硅酸盐水泥。如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及石灰石硅酸盐水泥。与山东众森其它助磨剂不同之处在于，它强化了助磨剂对水泥的分散性，能够使石灰石在磨机中达到充分粉磨而不结球，从而使石灰石尽可能多地替代水泥微粉中的熟料颗粒，以达到增加石灰石用量，提高水泥强度的目的。

1、“大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂”用于P·C水泥生产时，在磨机工况基本一致的情况下，可以提高磨机产量10%左右，同时增加8%左右的石灰石替代相同用量的熟料或其他价格相对较高的混合材，也可增加其它非活性混合材。目前贵公司生产P·C水泥时石灰石掺量是多少，石灰石与熟料之间的差价是多少，希望增加多少石灰石掺量？

答：

2、假如贵公司属于粉磨站，石灰石供应相对紧张且价格较高，请问贵公司目前在生产过程中使用的最廉价的混合材什么，价格是多少，希望增加掺量多少？

答：

3、根据《通用硅酸水泥》国家标准中混合材掺量≦20%、烧失量≦5%、MgO≦3.5%等指标，使用

本助磨剂用于P·O水泥生产时，在保持磨机工况基本不变的情况下，可提高磨机台时产量10%左右，增加6%以上的煤矸石或其它非活性混合材。请问贵公司目前生产P·O42.5水泥时，混合材掺量是多少，石灰石掺量是多少，烧失量是多少，除石灰石之外最廉价的混合材是什么，希望增加掺量多少？

答：

贵公司如有意向使用“大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂”，请您按如下操作：

1、回答以上3个问题，并下载填写“山东众森客户资料调查表”。

传真：0531-82988289（张建梅收）邮箱：zhongsen@zhongsenkj.com2、按照表格下方的“山东众森助磨剂选型试验取样要求”取贵公司样品邮寄至我公司（地址：山

东省济南市市中区建设路82#，邮编250002张建梅收，电话：***），我们收到您的样

品后会进行个性化选型试验，7个工作日内出具3天结果，36个工作日内出具28天结果。

凡邮寄样品的客户，我公司均有礼品相赠。垂询电话：0531-89731661

第四篇：大掺量粉煤灰混凝土的作用及其机理分析

大掺量粉煤灰混凝土的作用及其机理分析

2010-4-8 15:8

1.粉煤灰的主要作用

粉煤灰在混凝土中的主要作用表现在以下几个方面：

（1）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著。

（2）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。

（3）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著作用。

（4）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。

（5）粉煤灰高性能混凝土的性能粉煤灰是一种呈玻璃态实心或空心的球状微颗粒，比水泥粒子小得多，比表面积极大，表面光滑致密，其成分主要是活性氧化硅或氧化铝。掺入混凝土中的粉煤灰主要产生以下几方面影响：

1.活性效应：在常温下，由于粉煤灰的水化反应比水泥慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期强度得不到补偿，所以混凝土早期强度随粉煤灰掺量的增加而降低。随着时间的推移，粉煤灰中活性部分SiO2和AI2O3与水泥水化生成的Ca（OH）2发生反应，生成大量水化硅酸凝胶。粉煤灰外部的一些水化产物在成长过程中也会象树根一样伸入颗粒空隙中，填充空隙，破坏界面区Ca（OH）2的择优取向排列，大大改善了界面区，促进了混凝土后期强度的增长。

2.微集料密实填充及颗粒形态效应：均匀分散在混凝土中的粉煤灰颗粒不会大量吸水，不但起着滚珠作用，而且与水泥粒子组成了合理的微级配，减少填充水数量，影响系统的堆积状态，提高堆积密度，具有减水作用，使新拌混凝土工作性优良，硬化混凝土微结构更加均匀密实。而且，不会发生泌水离析现象，可施工性和抹面性好，抗渗性、抗冻性好。

3.交互作用：水泥、粉煤灰、外加剂等不同粉料间会产生物理、化学的交互作用。例如，水泥水化生成的Ca（OH）2是粉煤灰的活性激发剂，而被激发了的粉煤灰一旦水解，降低液相碱度，又会进一步促进未水化水泥水化。又如混凝土坍落度经时损失的原因之一是随着水化反应的进行，高效减水剂的浓度降低，通过SEM观察，发现超细粉末的粉煤灰颗粒存在大量比表面积相当大的微珠以及一定量的多孔海绵状的不规则小块，可吸附外加剂，是外加剂的理想载体由于粉煤灰水化反应缓慢，吸附在其上的高效减水剂在短时间内不会起作用，之后才随粉煤灰的水化得以逐渐释放，因此新拌粉煤灰混凝土的坍落度经时损失小。另外，目前生产的水泥含碱量不断提高，粉煤灰的使用大大节约水泥熟料，抑制碱——骨料反

应；水泥中C3A含量少，水化产生的热量少，减少了混凝土构件由于内外温差过大而引起其表面开裂的危险；粉煤灰水化消耗大量Ca（OH）2，混凝土不耐蚀成分减少，因而耐化学侵蚀性比普通混凝土强得多。同时徐变、干缩等变形性能也优于普通混凝土综上所述，大掺量粉煤灰高性能混凝土具有令人满意的工作性、耐久性，力学性能也能达到设计要求，尽管早期强度低，但后期强度高，强度储备大。用高质量的粉煤灰取代部分水泥可大大改善新拌混凝土的工作性，因为：

（1）粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成，表面光滑致密，在混凝土拌合物中能起滚珠作用；

（2）新拌混凝土中水泥颗粒易聚集成团，粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒，释放更多的浆体来润滑骨料；

（3）能减少用水量，使混凝土的水灰比降到更小水平，减少泌水和离析现象；

（4）具有良好的保水性，有利于泵送施工良好的工作性可大大改善混凝土的外观质量，同时也是混凝土内在质量的保证大掺量粉煤灰混凝土的良好的工作性能，对于解决目前混凝土存在的许多问题有很重要的作用。通过对粉煤灰掺量不同的新拌高性能混凝土进行坍落度试验表明，掺加粉煤灰对混凝土工作性的改善十分明显，各掺量粉煤灰混凝土的坍落度均大于基准混凝上。取代率大于40%以后，随着掺量的提高，由于粉煤灰的密度比水泥小，胶凝材料体积增大，需水量会有所上升，但即使粉煤灰掺量高达70%，混凝土坍落度仍大于基准混凝土。同时，在实践中可看到粉煤灰高性能混凝土的粘聚性·保水性好，无离析泌水现象。

2.粉煤灰在混凝土中的机理分析

（1）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。

（2）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，硬化后混凝土孔隙率降低，使密实度得以提高。

（3）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SiO2和AI2O3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。

长期以来，国内外的混凝土中常掺有一定量粉煤灰，但作为水泥的替代材料，绝大多数情况下是以如下三种方式应用的：在旱期强度要求很低，长期强度大约在2535MPa的大体积混凝土中，大掺量的替代水泥使用；在结构混凝土里较少量的替代水泥（10%～25%）；在强度要求很低的回填或道路基层里大量使用。由于高效减水剂的应用，使混凝土的水胶比

可以大幅度降低，从而使掺用粉煤灰的性能能够大幅度的提高。

大掺量粉煤灰混凝土作为一种新型材料，具有自身独特的优越性，但是目前应用范围不大，这与人们的传统观念及技术上的差距有关。随着该项技术不断完善，大掺量粉煤灰混凝土一定会在各项建设中大显身手人类要寻求与自然和谐，大掺量粉煤灰混凝上必将以其优良的性能在保护环境、协调人类与自然的关系等方面起到积极的作用，拥有广阔的应用前景。

第五篇：高掺量粉煤灰碾压混凝土(HVFARCC)文献综述范文

高掺量粉煤灰碾压混凝土（HVFARCC）文献综述

专业：材 料 化 学

学生姓名：

郭

磊

指导教师：陈连发 副教授 完成时间：2013年4月3日

摘要

综述了大水胶比、高掺量粉煤灰碾压混凝土（HVFARCC）的定义、现在的发展状况、性能（抗压强度方面）、原材料要求、配合比设计等方面的特点。介绍了高掺量粉煤灰碾压混凝土在大坝、道路、桥梁、房屋、港口等工程中的应用情况。对高掺粉煤灰碾压混凝土的抗碳化能力有必要作进一步的研究。

关键字:大水胶比

高掺量粉煤灰碾压混凝土（HVFARCC）1

第一章 概述及RCC的主要应用

第一节 概述

1.1 引言：

近年来，大掺量粉煤灰碾压混凝土（High Volume Fly Ash Running Compacted Concrete 简称HVFARCC）已经日趋发展成熟，并逐步在我国的桥梁、道路、水利、港口等工程中得到了越来越广泛的应用。

从HVFARCC的发展来看，二十世纪七十年代问世的水工碾压混凝土筑坝技术和减水剂尤其是高效减水剂的普及是促进HVFARCC应用技术快速发展的两个最主要的因素。

从开发HVFARCC的意义来看，它将普通混凝土、粉煤灰、和环保型低水泥用量混凝土的概念加以有机的结合，对于拓展三者的涵义，走新型建材、绿色建材的道路，具有重要意义。

从HVFARCC的效益来看，对于粉煤灰应用技术的提高，综合利用效益的提高，供需双方经济效益的提高，环境保护力度的提高等方面均有显著效果，粉煤灰混凝土不仅能节约水泥，还减少了细骨料，从而降低了混凝土成本，具有一定经济效益，同时利用粉煤灰，可减少占地面积，可改善环境污染，因此，具有一定的经济、技术、社会三重效益。

因此，HVFARCC的开发，是一条走“可持续发展”之路，走“绿色建材”之路的新型环保混凝土的技术路线的体现。为节约能源，改善环境和控制污染，高效消纳工业废渣走出了一条面面俱佳的新路。

1.2 定义

大掺量粉煤灰碾压混凝土（HVFARCC）碾压混凝土是和其他混凝土一样，也是有水泥、掺和料、砂石、骨料、外加剂和水等材料组成，但各成分所占比例同常态混凝土有较大差别。目前，我国的掺和料主要是粉煤灰。大多数文献认为HVFARCC的含义，是根据我国几十年来在混凝土中粉煤灰取代水泥率15%左右而谈的，即粉煤灰取代水泥率30%以上（含30%）配制的碾压混凝土可称为HVFARCC；但很多国家标准或规程都将粉煤灰掺量为40%做为上限，故本文根据我国经验和习惯把粉煤灰含量在30%以上的定义为HVFARCC。

1.3 研究的现状

HVFARCC对水泥、骨料无特殊的要求，基本与普通混凝土相同，为了配制性能良好的碾压混凝土，HVFARCC需掺用高效减水剂。为使混凝土的拌和物具有一定的含气量，改善混凝土的流动性，一般在掺高效减水剂的同时还要掺引气剂。如果有较高早期或后期强度要求的还需要加入相应的激发剂。

一些文献认为大掺量粉煤灰混凝土与普通混凝土在原材料方面最大的差别是要掺大量的粉煤灰。英国的Dunstan认为，不是粉煤灰的质量，而是其质量的变异性才是最重要的。高掺量、低质量粉煤灰可以配制出性能良好的碾压混凝土，只要其质量的变异性不是十分显著。加拿大的Malhotra用了美国8种高粉煤灰掺量、大水胶比配制了的碾压混凝土，抗压强度性能仅仅是我国现行规范的二级或三级标准。

更多文献认为，高粉煤灰掺量的碾压混凝土，粉煤灰对其强度的增长没有多大作用，更多的是为了利用粉煤灰的防渗作用。故在我国，大多是：在水胶比（一般小于0.4）很小时才掺用高粉煤灰，在大水胶比（一般在0.4~0.7之间）时掺用不超过30%的粉煤灰，也就是低粉煤灰用量。

第二节 RCC的主要工程应用及历程

2.1 早期的RCC的发展

碾压混凝土是近几十年发展起来的一种新型混凝土。它具有独特的性能，未凝固前碾压混凝土的性能与常规混凝土的性能完全不同，而凝固后有与常规混凝土的性能非常相近。

碾压混凝土是将土石方施工机械容量大、速度快、大面积作业的优点和混凝土强度高、耐久性强的特点融合到一体，从而达到快速经济施工的目的。

为了使土石方施工机械能在混凝土面上作业，碾压混凝土稠度又要很干，干到足以使推土机，振动碾、自卸汽车不下陷。碾压混凝土比工业民用建筑上的干硬性混凝土还要干，是一种坍落度为零的超干硬性混凝土。用维勃仪来进行测定即：碾压混凝土在一定频率的维勃仪上震动，达到液化所需要的时间，定义为碾压混凝土的稠度，又称碾压混凝土的工作度即VC值，单位为：秒（S）。从工艺学角度，经过振动碾碾压的混凝土，只有压实到接近密实容重，才具有结构设计 3

所要求的强度、抗渗性和抗冻性。

据各国资料统计，碾压混凝土施工方法最多用于大坝工程和公路工程，经验证明也是最经济的方法。

2.2 RCC用于筑坝的发展

碾压混凝土用于筑坝的思想是在1970年和972年美国工程基金会在美国加利福尼亚州阿斯劳玛尔召开的两次会议上提出的。在“碾压混凝土快速施工”第一次会议上，拉菲尔（J．Ｍ．Ｒaphael）教授提出“最佳条件重力坝”论文。他是根据我国台湾石门坝围堰采用水泥砂砾土材料修筑的经验提出来的，该围堰高 ６５米，是用土坝施工机械填筑和压实。他提出了基于水泥土理论及应用的许多观点。他建议使用高效率、大容量的土石方运输机械和压实机械施工，并用水泥、砂砾石混合料作为筑坝材料。他还认为，水泥固结砂砾石材料的抗剪强度较高，从而可以坝的断面比典型的土石坝较小；因此使用类似于土石坝施工的连续浇筑的方法，与传统的混凝土坝施工方法相比，能缩短施工时间并减少施工费用等。更重要的是能使工程提前产生效益。1972年，在阿斯劳玛尔召开的“混凝土坝经济施工”会议上，美国天纳西流域管理局的罗伯特康农（Rober W.Cannon）发表了题为《用土料压实方法建造混凝土坝》的论文，进一步发展了拉菲尔的设想。康农介绍了在泰斯.福特（Tims Ford）坝实验块上，无坍落度的贫混凝土用自卸车运输、前端装载机铺筑，振动碾压实的试验结果。1973年，在第十一届国际大坝会议上，莫法特（A.I.B.Moffat）宣读了题为《适用于重力坝施工的干贫混凝土研究》的论文。他推荐将早在20世纪50年代英国路基上使用的干贫混凝土用于修筑混凝土坝，用筑路机械将其压实。他预计，坝高在40米以上的坝，将造价降低15%。

碾压混凝土用于筑坝，于1960~1961年期间在我国台湾省石门坝的心墙上曾用过。但对于碾压混凝土坝的发展产生过重要影响的是巴基斯坦塔贝拉（Tarbela）坝的遂洞修复工程。1974年，该坝的泄洪遂洞出口被洪水冲垮，修复工作必须在春季融雪之前完成，于是采用碾压混凝土进行修复。在42天时间里铺筑了35万立方米碾压混混凝土。举世瞩目的三峡工程三期碾压混凝土围堰工程自2002年12月16日施工以来，创造了5项世界纪录：浇筑仓面面积世界最大，最大仓面达到19012平方米；月浇筑强度47．6万立方米；碾压混凝土日 4

浇筑、班浇筑、小时浇筑量分别达到21066立方米、7438．5立方米、1278立方米，分别刷新了世界纪录。这有力的证明了碾压混凝土施工的快速性和我国在碾压混凝土施工方面技术的先进性凝土，日平均铺筑量8300余立方米，最大日铺筑强度达1.8万立方米。

2.3 碾压混凝土筑坝的特点

碾压混凝土是由水泥、掺和料、水、砂、石子、及外加剂等六种材料组成。我过碾压混凝土由于掺用较大比例的掺和材料，故一般使用强度不低于32.5 MPa的普通硅酸盐水泥。为了适应碾压施工，碾压混凝土拌和物属于超干硬拌和物。拌和物粘聚性较差，施工过程中粗骨料易发生分离，为减少以至避免粗骨料分离现象，一般都限制粗骨料最大粒径不大于80mm，且适应当减少最大粒径级粗骨料所占的比例。砂中细粉（我国是指小于0.16 mm的颗粒）含量对改善碾压混凝土的性能有不可忽视的作用。我国水利水电行业标准《水工碾压混凝土施工规范》推荐碾压混凝土使用的人工砂中，细粉含量达到10~20%。为适用碾压混凝土的连续、快速碾压施工，一般不在碾压混凝土中设置冷却水管以降低碾压混凝土的温升。因此，碾压混凝土中的水泥用量应尽可能的降低。但是，为了满足施工对拌和物工作度及坝体设计对碾压混凝土提出的技术性能要求，碾压混凝土的水泥用量有不宜过小。这就存在矛盾。解决矛盾的可行而有效的方法是在碾压混凝土中掺用较大比例的掺和材料。外加剂是碾压混凝土必不可少的组成材料之一。碾压混凝土中胶凝材料较少、砂率大，为了改善拌和物的施工性能，必须加入减水剂。减水剂的加入可以降低拌和物的VC值（Vibrating Compacted Value，即在固定振动频率及振幅，固定压强条件下，拌和物从开始至表面泛浆时所需要的时间），改善其粘聚性或抗离析性能。碾压混凝土大面积施工的特点，要求拌和物具有较厂的初凝时间，以减少冷缝的出现，改善施工层面的粘结特性，为此必须加入缓凝剂。在严寒的地区使用碾压混凝土，还有必要考虑加入引气剂，以提高碾压混凝土的抗冻性能。由于碾压混凝土拌和物的干硬性以及掺合材料的吸附性，因此碾压混凝土拌和物掺入外加剂的量要略大于常态混凝土。

碾压混凝土虽属混凝土但又有别于常态混凝土。碾压混凝土拌和物与常态混凝土拌和物比较，骨料用量多、水泥用量较少，虽掺用一定量的掺和材料，但胶 5

凝材料浆用量仍较少。拌和物不具有流动性，坍落度为零粘聚性小，一般不泌水。拌和物在振动压实机所施加的振动和动压力作用下，胶凝材料浆由凝胶转变为溶胶（即发生液化）而具有一定的流动性。固相颗粒位置得到重新排列，颗粒之间产生相对位移，彼此接近。小颗粒被挤压填充到大颗粒之间的空隙中，空隙里的气体因受挤压而逐渐逸出，拌和物逐渐密实。因此，碾压混凝土拌和物的振动压实既具有混凝土的基本特性，也具有土料压实的一些特性。碾压混凝土的特定施工方法要求拌和物必须具有适当的工作度——既能承受住振动碾在其上行走不陷落，又不能过于干硬，以免振动碾难于或无法将其碾压密实。

碾压混凝土与常态混凝土比较，技术性能有其明显的特点：由于碾压混凝土中掺有较大比例的掺和料，而多数掺和料早期水化反应较少，使硬化`碾压混凝土的绝热温升明显低于常态混凝土，最高温升出现时间明显推迟，温降缓慢；碾压混凝土的自生体积变形及干缩变形明显小于常态混凝土。

在实际工程中碾压混凝土的性能受到施工质量的影响较大。施工层面的粘结质量对碾压混凝土的性能影响尤其突出。

2.4 碾压混凝土在公路上的发展

碾压混凝土的另一个广泛应用领域是公路工程。碾压混凝土路面的特点是承受车辆磨蚀；冬天承受冻融破坏和防冰化学剂作用；强度要求高，28天龄期抗压强度30~40MPa，弯曲抗压强度4.5 MPa；路面要求密实和平整。

早在第一次世界大战前后，比利时、丹麦、德国、法国及其它一些欧洲国家已有人碾压修筑了水泥混凝土路面。但是，由于当时具有的碾压手段难以保证良好的工程质量，这种筑路技术未能得到发展。

我国是从80年代初开始进行碾压混凝土路面研究的。1981年安徽省公路局开始进行室内试验，1982年铺筑第一段试验路。1983年、1984年，安徽省公路局和交通部公路科学研究所及江苏省交通厅合作，进行了扩大试验，取得了不少研究成果。1988年开始的国家科技工作引导性项路面发展对策及修筑技术研究》中，又组织江苏省公目《我国水泥混凝土路局、山西省公局和河南省交通厅等单位对碾压混凝土路面修筑技术进行了研究。从施工机械来看，当时进口的大型沥青摊铺等机械还比较少，即使拥有这些机械的单位一般也不愿用来铺筑碾压混凝土路面，只能采用人工或小型机械施工，路面质量难以提高。因此，这一时期的 6

研究成果主要为采用人工或中小型配套机械施工的各种复合式碾压混凝土路面或用于较低等级公路的全厚式碾压混凝土路面施工技术。随着高等级公路的迅速发展，进口的高密实度摊铺机、振动压路机等大型设备越来越多，国内的一些筑路机械生产厂家也纷纷研制或引进技术生产施工机械，因此公路工程单位的大型机械保有量迅速增加，再加上京津塘高速公路等一些工程明确规定水泥稳定基层必须采用“厂拌机铺”，改变了一些工程技术人员的认识，从而为我国高等级公路碾压混凝土路面施工中采用高密实度摊铺机等大型机械创造了条件。1991年在国家“八五”重点科技项目(攻关)《高等级公路水泥混凝土路面材料及应用开发研究》中，交通部组织交通部公路科学研究所、山西省交通厅和广西壮族自治区交通厅等单位进行了碾压混凝土路面成套技术的研究，以应用于高等级公路为目标，从材料、施工技术、抗滑技术、接缝技术等方面进行了系统研究，在路面平整度、抗滑及接缝等方面取得了突破性进展，并取得了一系列配套成果，初步形成了高等级公路碾压混凝土路面施工成套技术。

2.5 桥梁工程中的应用

1995年在美国佛罗里达州的一座海边高架桥下部的混凝土中采用了HVFARCC，用粉煤灰取代了50%的水泥。日本采用粉煤灰、矿粉复合材料在名石跨海大桥的预应力桥墩中应用了70%以上的高掺量粉煤灰碾压混凝土。我国在建的滨州黄河公路大桥的钻孔灌注桩和承台均为C25~C30普通混凝土。采用等量取代法，最大粉煤灰掺量为30%。

参考文献

1．高等级公路碾压混凝土路面施工成套技术的研究(课题总报告).1996，2

2．高等级公路碾压混凝土路面施工技术的研究(85—403—01—03专题总报告).1996，2

3．高等级公路碾压混凝土路面材料的研究(85—403—01—02专题总报告).1996，2

4．高等级公路碾压混凝土路面施工技术指南(课题共用分报告).1996，2

5．碾压混凝土施工工艺及施工组织微机管理系统（发表日期：2003-9-11 来源：山西省交通厅

6．《黄河规划设计》高掺量粉煤灰对碾压混凝土耐久性影响研究 张涛 韩志广