粉煤灰在混凝土中的应用

第一篇：粉煤灰在混凝土中的应用

三、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微结构的特性及其对性能的影响后，就可以更好地认识粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：

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，使水泥水化得更充分。

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。

下面对粉煤灰在混凝土中的作用及其机理做一些具体地分析。

长期以来，国内外在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：在早期强度要求很低，长期强度大约在25~35MPa的大体积水工混凝土中，大掺量地替代水泥使用；在结构混凝土里较少量地替代水泥（10~25%）；在强度要求很低的回填或道路基层里大量掺用。

对于粉煤灰的作用机理和应用技术，多年来进行了大量的研究工作，取得了不少进展，这些进展对粉煤灰在混凝土中的应用起了一定的推动作用。如掺用的方法从等量替代水泥，发展到超掺法、代砂法以及与化学外加剂同时使用的双掺法。对于粉煤灰的作用机理，从主要是火山灰质材料特性的作用（消耗了水泥水化时生成薄弱的，而且往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶，由于水化缓慢，只在后期才生成少量C-S-H凝胶，填充于水泥水化生成物的间隙，使其更加密实），逐步发展到分析它还具有形态效应、填充效应和微集料效应等。但无论哪一方面的研究成果，似乎都改变不了这样一个事实：在混凝土中掺粉煤灰要降低混凝土的强度，包括28天龄期以后一段时间里的强度，其他性能当然也相应受到不同程度的影响，而且这些影响要随着掺量的增大而加剧。这个事实始终禁锢着粉煤灰在混凝土中，尤其是结构混凝土中的掺量，而且似乎形成了这样一种成见：掺用粉煤灰是以牺牲结构混凝土的品质为代价的。

事实上，如前所述，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效果大为改善，使大掺量粉煤灰混凝土的性能能够大幅度地提高。

1）水胶比的影响 水胶比的上述变化为什么影响这么大呢？在高水胶比的水泥浆里，水泥颗粒被水分隔开（水所占体积约为水泥的两倍），水化环境优异，可以迅速地生成表面积增大1000倍的水化物，有良好地填充浆体内空隙的能力。粉煤灰虽然从颗粒形状来说，易于堆积得较为密实，但是它水化缓慢，生成的凝胶量少，难以填充密实颗粒周围的空隙，所以掺粉煤灰水泥浆的强度和其他性能总是随掺量增大（水泥用量减少）呈下降趋势（当然在早龄期就更加显著）。

在低水胶比的水泥浆里情况就不一样了。不掺粉煤灰时，高活性的水泥因水化环境较差，即缺水而不能充分水化，所以随水灰比下降，未水化水泥的内芯增大，生成产物量下降，但由于颗粒间的距离减小，要填充的空隙也同时减小，因此混凝土强度得到迅速提高。这种情况下用粉煤灰代替部分水泥，在低水胶比条件下（例如0.3左右），水泥的水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土实际的“水灰比”增大，水泥的水化因而加快，这种作用机理随着粉煤灰的掺量增大愈加明显（例如掺量为50%左右，初期实际水灰比则接近0.6），水泥水化程度的改善，则有利于粉煤灰作用的发挥，然而与此同时，需要粉煤灰水化产物填充的空隙已经大大减小，所以其水化能力差的弱点在低水胶比条件下被掩盖，而它降低温升等其它优点则依然起着有利于混凝土性能的作用。以上所述低水胶比下粉煤灰作用的变化，我们可以用一个“动态堆积”的概念来认识，这是相对于长期以来沿用的静态堆积而言的。即通常在选择原材料和配合比时，是以各种原材料在加水之前的堆积尽量密实为依据的，但是当加水搅拌后，特别是在低水胶比条件下，如何通过粉状颗粒水化的交叉进行，使初始水胶比尽量降低，混凝土单位用水量尽量减少，配制出的混凝土在密实成型的前提下，经过水化硬化过程，形成的微结构应该是更为密实的。上述大掺量粉煤灰混凝土的例子中，每方混凝土的用水量仅100kg左右，要比目前配制普通混凝土少几十公斤，就是明显的证据。有人曾进行过低水灰比（水胶比）掺/不掺粉煤灰净浆的结合水测定试验[6]：掺有30%粉煤灰，水胶比为0.24的净浆，要比水灰比为0.24的纯水泥浆在28d时的结合水还多，证实上述掺粉煤灰后改善了水泥在低水灰比条件下水化程度的说法。因此低水胶比条件下，大掺量粉煤灰混凝土的强度发展与空白混凝土接近，而后期仍有一定幅度的增长，在一定范围内随掺量变化的影响不大。当然，粉煤灰代替水泥用量大了，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一最佳粉煤灰掺量，并不是越大越好。

2）温度的影响 众所周知，温度升高时水泥水化的速率会显著加快。研究表明：与20℃相比，30℃时硅酸盐水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年来大型、超大型混凝土结构物的建造，构件断面尺寸相应增大；混凝设计土强度等级的提高，使所用水泥标号提高、单位用量增大；又由于水泥生产技术的进展，使其所含水化迅速的早强矿物硅酸三钙含量提高、粉磨细度加大，这些因素的叠加，导致混凝土硬化时产生的温升明显加剧，温峰升高。举一个典型的例子：97年北京一栋建筑物底层断面为1.6m×1.6m的柱子，模板采用9层胶合板材料，施工季节为夏季，混凝土浇筑后柱芯的温峰达到110℃。

在达到温峰后的降温期间，混凝土产生温度收缩（也称热收缩）引起弹性拉应力；另一方面，混凝土水胶比的降低，又会使因水泥水化产生的自身收缩增大，同样产生弹性拉应力；而混凝土的水灰比（水胶比）降低，早期水化加快，混凝土的弹性模量随强度的提高而增大，进一步加剧了弹性拉应力增长；与此同时，混凝土的粘弹性，即对于弹性拉应力的松弛作用却显著地减小，这一切，都导致近些年来许多结构物在施工期间，模板刚拆除或以后不久就发现表面大量裂缝。除了凝固前的塑性裂缝以外，硬化混凝土早期出现的裂缝往往深而长（实际上不可见裂缝的长度和深度，要远比可见裂缝大得多）。为了防止可见裂缝的出现，目前常采取外包保温措施，以减小内外温差，这种做法被认为是有效措施而迅速地得到推广。但是没有注意到：由于外保温阻碍了混凝土水化热的散发，加剧了体内的温升，混凝土体温度升高，使水泥水化加速，早期强度发展更加迅速，因此也更容易出现裂缝，只是由于钢筋的约束和对应力的分散作用，使少量宽而长的可见裂缝转变为大量分散的不可见裂缝，它们将为侵蚀性介质提供通道，影响结构混凝土的耐久性。同时较大的弹性拉应力还可能引起钢筋达到屈服点而滑移，从而可能影响结构的使用功能。

与水泥相比，粉煤灰受温度影响更为显著，即温度升高时它的水化明显加快。所以当混凝土浇注时环境温度与混凝土体温度较高时，对纯水泥混凝土来说，由于温升带来不利的影响，而对掺粉煤灰混凝土来说，则不仅温升下降，减小了混凝土因温度开裂的危险，同时由于加快火山灰反应，还提高了28天强度。举一个很有意思的例子：德国在修建一条新铁路时，其隧道衬砌曾严重地开裂，当时要求混凝土10h强度不低于12MPa；后来修改了规定：以隔热的立方模型浇注的试件12h最高强度为6MPa；如果超过了，就要增加粉煤灰的掺量来更多地代替水泥。

以上说明：由于混凝土技术的进展，使混凝土可以在比较低的水胶比条件下制备，这就使粉煤灰在混凝土中的作用出现显著地变化。而近些年来水泥活性增大、混凝土设计等级提高促使水泥用量增大，以及构件断面尺寸加大，在混凝土体温度上升的前提下，进一步促进了粉煤灰在混凝土中作用的发挥，以至可以说：粉煤灰在许多情况下可以起到水泥所起不到的作用，成为优质混凝土必不可少的组分之一。

3）室内试验与现场浇注 长期以来，人们对于混凝土强度——其质量控制主要指标（通常也就是唯一指标）的评价，一直是根据在实验室里制备的小试件（由于骨料最大粒径的减小，试件尺寸从200×200×200mm减小到现在的100×100×100mm），经规定龄期的标准养护（20±3℃；RH≥90%），然后在试验机上破型得到的数据进行。Idorn[7]在91年曾拟文指出：在特定实验室条件下取样制备试件进行试验作为控制质量的方法，而不去开发以物理化学为科学依据的控制方法，是不合乎当今时代的错误。

试验室制备的试件与工程中浇筑构件的实际情况存在着明显的差异：

1）制备试件时的成型条件与工程实际振捣密实的情况不相符，因此不能反映实际结构物中混凝土的振实程度（孔隙率）、沉降程度（离析、泌水）等；

2）试件养护时的温、湿度与实际构件的情况不同，而这种差异随着现代工程结构断面尺寸明显增大、施工中忽视养护的情况使反差更加剧。如前所述，混凝土构件体内的温升及其对

3）室内试验与现场浇注 室内试验结果要反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。

长期以来，人们对于混凝土强度——其质量控制主要指标（通常也就是唯一指标）的评价，一直是根据在实验室里制备的小试件（由于骨料最大粒径的减小，试件尺寸从200×200×200mm减小到现在的100×100×100mm），经规定龄期的标准养护（20±3℃；RH≥90%），然后在试验机上破型得到的数据进行。Idorn[6]在91年曾拟文指出：在特定实验室条件下取样制备试件进行试验作为控制质量的方法，而不去开发以物理化学为科学依据的控制方法，是不合乎当今时代的错误。

试验室制备的试件与工程中浇筑构件的实际情况存在着明显的差异：

1）制备试件时的成型条件与工程实际振捣密实的情况不相符，因此不能反映实际结构物中混凝土的振实程度（孔隙率）、沉降程度（离析、泌水）等；

2）试件养护时的温、湿度与实际构件的情况不同，而这种差异随着现代工程结构断面尺寸明显增大、施工中忽视养护的情况使反差更加剧。如前所述，混凝土构件体内的温升及其对混凝土水化过程的不利影响、随后降温时的变形以及产生的内应力，小试件是反映不出来的，更无法反映上述普通混凝土与大掺量粉煤灰混凝土在温升影响下的反差（纯水泥混凝土后期强度比小试件偏低，而大掺量粉煤灰混凝土强度发展加速和提高）。

3）自由变形的试件和受配筋及其他条件约束的实际构件，在现代结构配筋曰益密集、混凝土水胶比明显降低的情况下，对结构混凝土性能产生的影响差异加大：试件在初龄期自身收缩增大时，强度会呈提高趋势；而实际结构中混凝土早期强度提高（弹性模量增大）、自身收缩加剧时，则因变形受约束，引起很大的拉应力从而导致开裂，强度与耐久性降低。

以上说明：室内试验结果难以完全反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。正是从这个角度出发，许多国家从事混凝土技术研究时，越来越重视足尺试验（与实际结构物尺寸相同或者成比例缩小）和对于实际结构物的现场检测。如上所述，其结果正和小试件的相反。对于大掺量粉煤灰混凝土，或者从更广泛的意义上来说，在混凝土技术领域里的研究方面，我们与先进国家的差距，可能更突出地反映在这些问题上（当然还有其他方面的，例如配制混凝土时所用骨料的变异性大，因此试验结果的重现性差；室内试验混凝土的搅拌、成型和养护条件有待改善等等），而不是如有些人误认为的：因为国内粉煤灰、水泥、外加剂等原材料的质量存在着很大差距，因此得不出类似结果。

四、大掺量粉煤灰混凝土

既然粉煤灰在混凝土中的作用如此重要，为什么粉煤灰混凝土，主要是大掺量粉煤灰混凝土长时间得不到推广呢？在这里提出一个新的看法：目前许多规范中规定的钢筋混凝土中的掺量限制（例如25%），对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的掺量。换句话说，粉煤灰必须用大掺量，才能发挥良好的效果。这是为什么呢？

如上所述，掺用粉煤灰要想取得良好效果，水胶比必须低，而中低强度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。这种条件下，即使掺用再好的减水剂，水灰比（水胶比）也只能在0.50左右。因为再减小时，浆体体积就满足不了填充骨料空隙并形成足够厚度润滑层的需要。当掺加粉煤灰时，由于它比水泥轻，等重量替代水泥时可以增大胶凝材料的体积，所以可以使混凝土的水胶比降低。但是当其掺量较小时（如规定的25%以内），增大胶凝材料的体积有限，降低水胶比的作用也就有限。前面谈到的加拿大CANMET进行的大掺量粉煤灰混凝土性能之所以优异，正是因为它在胶凝材料用量为350kg/m3的条件下，粉煤灰占到57%以上，从而将水胶比降低到0.30左右获得的结果。我们重复了它的胶凝材料比例进行试验，因此也得到了类似的效果。

大掺量粉煤灰混凝土不仅强度发展效果良好，而且各种耐久性能也十分优异。由于能够明显降低水化温升，也大大减小了混凝土早期出现开裂的危险，可以说是一种适用于除了早期强度要求非常高以外，能够满足各种工程条件，尤其是侵蚀性严酷环境要求的高性能混凝土。例如公路路面板、桥面板就是这样一类结构，不仅工作环境严酷，而且需要耐磨性良好。大掺量粉煤灰混凝土的后期强度增长幅度大，恰好满足了这样的要求——强度和耐磨性随着时间不断增长。但是目前的耐磨性试验不适宜于判断这种混凝土的耐磨性，因为通常就在28天龄期进行快速试验——用钢球在试件上快速旋转产生的磨耗量来评价。这也说明：推广新材料、新技术需要伴随试验评价方法的改进。

当然，任何事物都有它的两面性，大掺量粉煤灰混凝土也存在局限性。其中，粉煤灰—水泥—化学外加剂之间的相容性，表现为混凝土水胶比能否有效地降低，使粉煤灰能充分发挥作用，自然是应用这种混凝土首先要检验的问题。一般来说，当水胶比只能在0.40以上时，在中等强度要求的混凝土中使用的效果就可能成问题了。其次，由于大掺量粉煤灰混凝土的水泥用量大幅度减少，因此对于水泥质量的稳定性和粉煤灰品质的稳定性就比较高，当两者的质量产生波动时，会给使用效果带来明显的影响。不过大掺量粉煤灰混凝土的水胶比较低这一特性，也有减小混凝土性能波动的益处。同时，从拌合物的工作度检验中，操作人员比较易于获得粉煤灰质量发生了波动的信息，便于及时采取措施减小或避免损失。此外，工程所在地附近一定半径范围里，有可以适用的粉煤灰来源也十分重要，过长的运输距离不仅使粉煤灰使用费用增加，也给及时满足工程对粉煤灰货源的需求带来困难。

另外，在使用大掺量粉煤灰混凝土时，需要注意以下施工条件和事项：

1）配制混凝土的骨料级配良好，以减小空隙率，利于水胶比降低，保证使用效果；

2）必须采用强制性搅拌机拌合这种混凝土，以保证其均匀性，由于它比较粘稠，在出机口、罐车进料口、入泵口以及摊铺过程要采取相应措施；

3）混凝土坍落度应控制比普通混凝土减小（不影响泵送与震捣）；浇注后，要及早喷洒养护剂或覆盖外露表面，但一般情况下无需喷雾或浇水养护；

4）气温过低时，要采用保温养护措施，且适当延缓拆模时间，使混凝土硬化和强度发展满足施工需要。

五、混凝土材料的可持续发展

混凝土材料是当今用量最大、用途最广泛的建筑材料，据统计，每年全世界的耗用量接近100亿吨。如此巨大的用量，伴随着生产、使用过程带来矿石资源、能源的消耗，以及对大气和环境造成的污染，已引起全世界业内的关注。

我国的水泥产量多年来居世界首位，占1/3以上。同时我国粉煤灰的年排量也是居世界首位。由于发展基础设施建设的需要，有关部门仍在计划投资建设更多水泥厂。过去在混凝土里掺用粉煤灰，是为了节约水泥、降低工程材料费用，今天对混凝土掺用粉煤灰的认识，应该提高到保护环境、保护资源，使混凝土材料可长久地持续应用于基础设施建设中的高度上来认识。

大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发，推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件于国于民有显著效益的事业，必定有强大的生命力，有广阔的发展前景。

第二篇：粉煤灰在建筑材料中的应用

粉煤灰在建筑材料中的应用

摘 要：当前，随着我国社会经济与电力行业的不断发展，粉煤灰的排放量也日益增加。从传统的角度而言，粉煤灰属于燃煤排放的主要固体废弃物，其不仅不具备任何利用价值，更是会对环境造成严重影响。但是，随着我国科学技术的不断发展，粉煤灰逐渐在建材、农业等领域中得到广泛的应用。文章即主要针对粉煤灰在建筑材料中的应用做了具体探讨。

关键词：粉煤灰；建筑材料；应用

粉煤灰作为发电、工业生产的主要废弃物，若是未能够对其进行有效处理，必然会导致生态环境的破坏，威胁人们的身体健康。因此，如何有效处理粉煤灰，成为了社会关注的一大焦点问题。近些年，通过粉煤灰生产相应的节能环保建筑材料产品，成为了国家大力扶持的产业。粉煤灰概述

1.1 粉煤灰

粉煤灰主要是一种混合体，其主要构成物包括结晶体、玻璃体以及少量的未燃碳。粉煤灰中存在的主要氧化物如下所示：TiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、SiO2，其中，最主要的成分为SiO2，其所占比例约为43%～56%；其次则是Al2O3，其所占比例约为20%～35%；再次，则是Fe2O3，所占比例约为4%～10%。一般来说，粉煤灰的密度是2～2.3kg/m3，松散干容重是550～800kg/m3，细度是2700～3500cm2/g，孔隙率是60～75%，而燃煤种类、方式、燃烧温度的不同，均会对其物理性能产生一定的影响。

1.2 粉煤灰的综合利用

随着我国经济的不断发展，资源危机问题日益突出，人们越来越重视“废弃物”的利用，粉煤灰即是在此背景下，被广泛应用于冶金、建材、交通、化工等等多个领域中。其中，在建筑领域中，粉煤灰主要具有高活性、表面积小、内部存在大量球形或微球状颗粒、能够提高混凝土凝结性能等优点。粉煤灰在建筑材料中的应用分析

在建材领域中，粉煤灰的利用方法与途径十分多样，下文对此进行了具体论述。

2.1 粉煤灰在混凝土中的应用

对于混凝土而言，粉煤灰是一种十分优质的活性掺和料。一方面，粉煤灰自身质量轻、化学性质稳定，价格低廉，具有很好的经济效益；另一方面，粉煤灰的使用可以有效降低黏土、水泥等材料的使用量，从而降低混凝土使用成本。

在混凝土中掺入适量的粉煤灰，主要可以改善混凝土和易性，增强其抗弯、抗压、抗蚀、抗渗性能，其具体效应主要表现在以下几个方面：第一，取代效应。粉煤灰作为一种掺合料加入到混凝土中，能够起到取代部分水泥的作用，从而减少水泥熟料的量。而水泥熟料的使用量有效减少后，混凝土的耐蚀性、耐热性等均可得到一定提高，同时其水热化的降低，可以起到降低混凝土施工裂缝发生率的作用。第二，火山灰效应。混凝土中粉煤灰的火山灰效应主要表现在以下几个方面：一是实现了混凝土水化物氢氧化钙的消耗，从而降低混凝土水化热；二是二次水化的产物，能够充分填充在混凝土的毛细孔当中，从而起到细化孔隙、提高混凝土密实性的效果。值得注意的是，二次水化的产物还可以有效缝合混凝土前期出现的裂缝，提高混凝土施工质量。第三，形态效应。形态效应主要指的是粉煤灰颗粒外貌形态效应，其主要包括表面状态、形状、以及粒度分布等。一般情况下，若是粉煤灰粒度适宜，表面致密光滑，则粉煤灰减水性良好；若是粉煤灰粒度比较细，表面致密光滑的玻璃釉状物质被破坏，则粉煤灰的活性高，水化反应快。

2.2 粉煤灰在墙体材料中的应用

当前，不少新型建筑材料中均应用了粉煤灰，例如：蒸压粉煤灰砖即为我国当前重点推广应用的节能环保墙体材料。蒸压粉煤灰砖的原材主要是粉煤灰和石灰，根据实际情况，也可以加入适当的骨料、石膏。一方面，蒸压粉煤灰砖具有重量轻、隔热保温效果好的优点，有利于建筑节能；另一方面，蒸压粉煤灰砖强度高、抗渗透能力强，其单块抗压强度可达16.0MPa，因此可以广泛代替实心粘土砖，起到节约能源、保护环境的作用。

2.3 粉煤灰在建筑玻璃材料中的应用

2.3.1 泡沫玻璃。泡沫玻璃的主要是在各种的矿物废渣中加入一定的发泡剂、助熔剂等等，将其混合倒入特定模具，通过预热、熔融、发泡以及冷却等一系列工序后所得到的多孔玻璃材料。当前，利用粉煤灰和碎玻璃所制成的泡沫玻璃具有质量轻、强度高、保温性能的优点。同时，由于此种泡沫玻璃实现了粉煤灰的再次利用，具有显著的社会、生态效益。此外，由于泡沫玻璃的形状可以根据不同的工程需要而定，因此其适用性极为广泛。

2.3.2 粉煤灰微晶玻璃。粉煤灰微晶玻璃主要是将粉煤灰进行晶化热处理（可加或不加晶核剂），从而使得其由单一玻璃转变为微晶相与玻璃相均匀分布的复合材料。当前，粉煤灰微晶玻璃常用的制作工艺主要由以下三种：烧结法、熔融法以及压延法。粉煤灰微晶玻璃与天然石材相比，其强度、硬度更高、耐磨性好、化学稳定性好，因此十分适用于建筑内墙、地面、柱石以及外墙的装饰施工。做好粉煤灰应用的有效措施

3.1 转变思想观念

在传统的观念中，粉煤灰仅仅是电力生产的废物，其不仅没有任何的利用价值，还会对自然环境造成一定的污染。因此，若是想要实现粉煤灰在建筑材料中的有效利用，必须摆脱此种观念，充分认识到粉煤灰的价值所在，只要采取一定的技术手段，即可将其转变为再生的资源，为我国节能建筑、生态建筑的发展添砖加瓦。

3.2 出台优惠政策

对于我国而言，促进粉煤灰广泛应用，有利于促进我国建筑节能的不断发展，获得良好的生态、经济、社会效益。因此，国家必须出台鼓励性及惩罚性的政策，规范建筑领域中对于粉煤灰的使用，从而实现其价值的充分发挥。特别是通过相应的所得税、增值税等优惠政策的利用，可以有效调动建材企业、施工企业对于粉煤灰的应用积极性，从而使得其能够主动调整自身建材使用结构，更为广泛地应用新型环保材料。

3.3 推动技术进步

对于我国相关部门及建筑企业而言，其必须充分认识到当前我国对于粉煤灰的利用依旧处于一个较低的水平，与发达国家的差距较远。针对此种情况，我国应积极借鉴、吸收国外先进产品技术，加大粉煤灰利用的研究力度，从而有效提高粉煤灰的利用效率，使其在建筑行业中发挥出更大的作用。结语

综上所述，粉煤灰的有效利用不仅实现了经济效益的提高，更是有效保护了环境，避免粉煤灰的随意排放导致河流、空气的污染。其中，将粉煤灰应用于建筑材料中，不失为一个有效的措施。但是，当前我国的粉煤灰利用效率依旧较低，国家必须通过政策鼓励，推动技术进步，已获得更多的、实用的新型建筑材料。

参考文献

[1] 张艳荣.粉煤灰在建筑材料中的资源化利用[J].中国建材科技，2008，17（4）：65-67.[2] 刘淑芳.粉煤灰在新型建筑材料中的应用[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2011（30）：57-59.[3] 李祖明.浅析粉煤灰在新型建筑材料中的利用[J].建材发展导向，2011，09（15）：7.

第三篇：粉煤灰在混凝土中的研究综述

粉煤灰在混凝土中的研究综述

一、引言

早在2000多年前的古罗马时期，人类就用火山灰与石灰混合作为胶凝材料，建造了许多雄伟的建筑物，例如万神殿，其直径为44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的混凝土；还有闻名于世的圆形剧场等，这些建筑现在仍然安然无恙，2000年还有报道意大利人正在翻修圆形剧场，准备在那里面举行盛大的演出。今天在混凝土中掺用的粉煤灰，也是一种火山灰材料，大量的实践证明：掺用粉煤灰的混凝土，其长期性能得到大幅度的改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义。

二、粉煤灰的有关信息

粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，是工业“三废”之一，目前，我国年排放粉煤灰约11000万吨，利用率为42%，主要应用在建材、建工、筑路、回填方面。随着工业的发展，粉煤灰排放量将逐年增加，合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和能源，而且能保护和治理环境。粉煤灰作为一种人工 火山灰质材料，在混凝土中作为掺和料，可以改善性能，节约水泥，提高工程质量和降低成本，为了更好地应用粉煤灰混凝土，现将粉煤灰混凝土的性能及应用试验研究成果综述如下。

三、粉煤灰在混凝土中产生的效应

（一）和易性效应。混凝土和易性主要受浆体的体积、水灰比、配合比设计、骨料的级配、形状、孔隙率等因素影响，其中粉煤灰是影响混凝土和易性的重要因素。由于粉煤灰在混凝土中特性之一是增大浆体的体积（相同质量粉煤灰的体积要比水泥约大30%）。如果我们在混凝土中较好的利用粉煤灰特性，用粉煤灰取代等重量的水泥（根据强度要求按重量比大于1：1用粉煤灰取代水泥时，又称超量取代），多加的粉煤灰增大了细屑含量，因此增大了浆体－-骨料比。大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料颗粒可以减少浆体－-骨料间的界面磨擦，在骨料的接触点起滚珠轴承效果，从而改善了混凝土的和易性。

（二）泌水效应。粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性。同时，粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度下，会使混凝土的用水量有不同程度的降低。因而，掺用粉煤灰对防止混凝土的泌水是有利的。

（三）拌和物引气作用效应。混凝土的空气含量一般在３％以内，与水泥的细度、骨料形状、级配以及震捣密实的程度等有关。当混凝土中掺入粉煤灰时，由于细屑组分的影响会使混凝土的空气含量减少１％左右。对烧失量超过６％的粉煤灰，由于碳颗粒在冷却过程中变成了封闭的玻璃态，因而防止了对引气剂的吸附，保持了混凝土拌和物的原有含气量。

（四）凝结时间效应。掺粉煤灰的混凝土虽然初凝、终凝一般都能满足规范要求，但由于受其掺量、细度、化学成分等因素影响，混凝土会出现凝结时间延长，导致出现缓凝现象。然而，与水泥性能、用水量、环境温度、湿度等因素相比，粉

煤灰对混凝土凝结时间的影响是极小的。

（五）抗压强度效应。混凝土的抗压强度主要取决于水灰比，对掺与不掺粉煤灰的混凝土，如果二者的早期强度相同，则粉煤灰混凝土的后期强度将高于不掺的，粉煤灰对混凝土有三重影响：减少用水量、增大胶结料含量和通过长期火山灰反应提高强度。

当原材料和环境条件一定时，掺粉煤灰混凝土的强度增长主要决定于粉煤灰的火山灰效应，即粉煤灰中玻璃态的活性氧化硅、氧化铝与混凝土的水泥浆体中的Ca(OH)2作用生成碱度较小的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙。一些研究认为：粉煤灰在混凝土中，当Ca(OH)2薄膜覆盖在粉煤灰颗粒表面上时，就开始发生火山灰效应。但由于在Ca(OH)2薄膜与粉煤灰颗粒之间存在着水解层，钙离子要通过水解层与粉煤灰的活性成分反应，反应产物在层内逐渐聚集，水解层未被火山灰反应产物充满到某种程度时，不会使强度有较大增长。随着水解层被反应产物充满，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的增长，这就是掺粉煤灰的混凝土早龄期强度较低，后龄期强度增长较多的主要原因。

（六）水化热效应。混凝土中水泥的水化反应是放热反应。在混凝土中掺入粉煤灰可以降低水化热，原因是减少了水泥的用量。水化放热的多少和速度取决于水泥的物理、化学性能和掺入粉煤灰的量。

由于近年来大型、超大型混凝土结构的建造，构件断面尺寸相应增大；混凝土设计强度等级提高，使所用水泥等级提高，单位用量增大；又由于实行水泥新标准后，使早强矿物硅酸三钙含量提高，粉磨细度加大，这些因素的叠加，导致混凝土硬化过程温升明显加剧，温峰升高。在达到温峰后的降温期间，混凝土产生温度收缩（也称热收缩）引起弹性拉应力；另一方面混凝土的水灰比（水胶比）降低，早期水化加快，混凝土的弹性模量随强度提高而增大，进一步加剧弹性拉应力增长。这是导致近些年来许多结构物在施工期间，模板刚拆除时就发现大量裂缝的原因。这种硬化混凝土早期出现的裂缝往往深而长，为了防止可见裂缝的出现，通常采取外包保温的方法，以减少内外温差，因而被认为是有效措施得到迅速推广。但却忽略了，由于外保温阻碍了混凝土水化热的散发，进一步加剧体内的温升，使混凝土体内温度继续升高，水泥水化加速，早期强度发展更加迅速，因此也更容易出现裂缝，只是由于钢筋的约束和对应力的分散作用，使少量宽而长的可见裂缝转化为大量分散的不可见裂缝，它们将为侵蚀性介质提供通道，影响结构的使用功能。

与纯水泥混凝土一样，掺粉煤灰的混凝土由于水泥的水化随本体温度升高而加快，强度发展也因此加快。这使得粉煤灰混凝土，包括大掺量粉煤灰混凝土的强度发展在低水胶比的条件下，很快通过最初的缓慢凝结与硬化期，强度的发展迅速加快。有研究资料表明掺适当比例的粉煤灰后，不仅温升可以降低，使混凝土因温度收缩和开裂的危险减少，同时由于温升相同，其抗压强度在3d之前就超过了不掺粉煤灰类混凝土。

（七）冻融耐久性效应。当粉煤灰质量较差、粗颗粒多、含碳量高时，都会对混凝土抗冻融性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加，其抗冻融耐久性剧烈降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻融耐久性的效果。试验资料表明，掺粉煤灰的混凝土水灰比在0.50以下，粉煤灰掺量在30%以内，混凝土抗冻融耐久性降低较少。此外，掺粉煤灰的混凝土只要抗压强度与含气量与不掺粉煤灰的混凝土相同，即在等强度、等含气量条件下，掺粉煤灰混凝土与不掺粉煤灰混凝土具有相等的抗冻融耐久性。关键在于混凝土引气后硬化混凝土中存在均匀分布的微气孔，这些微气孔在混凝土受冻时可容纳水结冰时所增大的部分体积。使混凝土免于因冰胀作用而破坏。

（八）炭化和钢筋阻锈效应。通过长期研究和工程实践，尤其是近年来的工程调研资料表明，防止掺粉煤灰混凝土炭化，首要因素是确保粉煤灰混凝土的密实度。密实度差的不掺粉煤灰的混凝土同样有碳化问题。研究和调查结果表明，当用矿渣水泥掺15%粉煤灰，普通水泥掺20%粉煤灰，硅酸盐水泥掺25%粉煤灰时，采用超量取代法设计混凝土配合比，满足等稠度和等强度的要求时，掺粉煤灰的混凝土抗碳化性能、钢筋锈蚀性能与不掺粉煤灰混凝土相比均明显增大。

过去曾有人提出，粉煤灰含硫是否会使粉煤灰混凝土中的钢筋锈蚀加重问题，国内外一些学者认为：

1、只要混凝土里面的石灰不被溶出，保持碱性环境，钢筋周围就能保持一层氢氧化铁保护膜，阻止与氧气渗入到钢筋表面，保护钢筋不致锈蚀。混凝土中掺用的粉煤灰实质上没有改变这种碱性环境。

2、混凝土中掺用的粉煤灰，因产生火山灰-石灰反应而提高了混凝土的抗渗性。火山灰凝胶还可以减少混凝土中的石灰溶出量。

（九）粉煤灰与碱-骨料反应产生的效应。碱-骨料反应是骨料中的活性氧化硅和水泥中的碱发生反应生水化硅酸钙凝胶体，体积增大，导致混凝土的膨胀和开裂。当向混凝土中掺入粉煤灰后，粉煤灰和水泥中的碱反应，能够防止这种过度的膨胀。可见，粉煤灰对抑制混凝土中的碱-骨料反应是有利的。

四、大掺量粉煤灰混凝土的概述

（一）大掺量粉煤灰混凝土定义 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。

（二）、粉煤灰在混凝土中的适用环境和作用

1、水胶比：当采用合适的材料与良好的水胶比时。以水泥用量为300-350kg/m3，水灰比0.45-0.55范围，可以制备出28天抗压强度为35-40MPa(即目前最常用的C30

级)，在大多数环境条件下呈现足够低的渗透性和良好耐久性的混凝土。如果胶凝材料再少、W/C再大，则会出现孔隙率大、抗渗性不良等问题。

2、温度：掺有大量粉煤灰的混凝土，不仅温度收缩因温度升降可以明显减小，而且粉煤灰的初期水化缓慢，可以使低水胶比混凝土开始硬化时的实际水灰比增大，使水泥以及膨胀剂具有良好的水化环境。同时，与纯水泥混凝土一样，掺粉煤灰的混凝土由于水泥的水化随本体温度的升高而加快，因此强度发展也要加快。大掺量粉煤灰混凝土的强度发展在低水胶比的条件下，很快通过最初的缓慢凝结与硬化期，强度的发展迅速加快。试验表明：与实际结构物浇筑的硅酸盐水泥混凝土相比，掺30%粉煤灰后，不仅温升可以降低近10度，使温度收缩和开裂的危险减小，同时由于温升的作用，其抗压强度在3天前早已超过了硅酸盐水泥混凝土。

3、湿度：与普通水泥混凝土不同，掺粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的水灰比足够大，即混凝土体内有充足的水分供水泥与粉煤灰水化，所以对这种混凝土的养护，需要有别于普通混凝土：不要湿养护，尤其不要早期浇水或浸水，否则会使表层混凝土的水灰比增大，对强度和抗渗透、耐磨耗等性能带来十分不利的影响。大掺量粉煤灰混凝土需要在浇捣后及时覆盖，避免其因水化较缓慢，向外界蒸发水分的时间较长、蒸发量也大，造成表面疏松、强度和抗渗透性下降。

4、稠度：粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的外观十分粘稠，使其在运输和浇筑过程不易离析，对改善均匀性有明显好处。由于粉煤灰的滚珠效应，掺粉煤灰混凝土有较大的有效振捣半径，易于振捣密实。

通过以上分析得出：较低的水胶比、较高的温度，以及及时地覆盖而不是湿养护，是粉煤灰在混凝土中的适用环境。要获得这样的环境，必须采用大掺量粉煤灰混凝土。大掺量粉煤灰混凝土的抗裂性能优异无可怀疑，但现行规范的掺量限制不利于发挥粉煤灰的作用。

（三）、现行规范掺量的限制

一定范围里，是混凝土的水胶比，而不是粉煤灰的掺量决定使用效果。目前许多规范中规定的钢筋混凝土中粉煤灰掺量限制(例如25%以内)，对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的粉煤灰范围。因为粉煤灰水化缓慢，生成物少，粉煤灰混凝土适宜的水胶比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比条件下掺10-20%粉煤灰，即使同时掺有高效减水剂，一般水胶比仍需维持在0.4以上。但是如果继续增大粉煤灰掺量，由于粉煤灰表观密度约只有水泥的2/3，拌合物浆体含量的增大就可以产生降低水胶比的作用。

（四）、大掺量粉煤灰混凝土的局限性

1、煤灰-水泥-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；

2、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一最佳粉煤灰掺量，并非越大越好；

3、掺粉煤灰混凝土比普通混凝土对温度更为敏感，在气温较低时制备的掺粉煤灰混凝土，强度发展较为缓慢。

（五）、使用大掺量粉煤灰混凝土注意问题

1、配制混凝土的骨料级配良好，以减小空隙率，利于水胶比降低，保证使用效果；

2、必须采用强制式搅拌机拌合大掺量粉煤灰混凝土；

3、混凝土浇筑后，要及时喷洒养护剂或覆盖外露表面，但无需喷雾或浇水养护；

4、气温过低时，要采用保温养护措施，使混凝土硬化和强度发展满足施工要求。

五、粉煤灰在混凝土中的可持续发展

混凝土材料是当今用量最大、用途最广泛的建筑材料，据统计，每年全世界的耗用量接近100亿吨。如此巨大的用量，伴随着生产、使用过程带来矿石资源、能源的消耗，以及对大气和环境造成的污染，引起全世界业内人士的关注。

我国的水泥产量多年来居世界首位，占三分之一以上。同时我国粉煤灰的年排量也是居世界首位。由于发展基础设施建设的需要，有关部门仍在计划投资建设更多的水泥厂。过去在混凝土里掺入粉煤灰，是为了节约水泥、降低工程材料费用，今天对混凝土掺入粉煤灰的认识、应该提高到保护环境、保护资源、使混凝土材料可长期的持续应用于基础设施建设中的高度上来认识。

大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能、延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发，推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件利国利民有显著效益的事业，必定有着强大的生命力，有着广阔的发展前景。(完)

研究人：贺伦

韩云

颜可维

组数：五组

第四篇：粉煤灰应用

三、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微结构的特性及其对性能的影响后，就可以更好地认识粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：

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，使水泥水化得更充分。

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。

下面对粉煤灰在混凝土中的作用及其机理做一些具体地分析。

长期以来，国内外在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：在早期强度要求很低，长期强度大约在25~35MPa的大体积水工混凝土中，大掺量地替代水泥使用；在结构混凝土里较少量地替代水泥（10~25%）；在强度要求很低的回填或道路基层里大量掺用。

对于粉煤灰的作用机理和应用技术，多年来进行了大量的研究工作，取得了不少进展，这些进展对粉煤灰在混凝土中的应用起了一定的推动作用。如掺用的方法从等量替代水泥，发展到超掺法、代砂法以及与化学外加剂同时使用的双掺法。对于粉煤灰的作用机理，从主要是火山灰质材料特性的作用（消耗了水泥水化时生成薄弱的，而且往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶，由于水化缓慢，只在后期才生成少量C-S-H凝胶，填充于水泥水化生成物的间隙，使其更加密实），逐步发展到分析它还具有形态效应、填充效应和微集料效应等。但无论哪一方面的研究成果，似乎都改变不了这样一个事实：在混凝土中掺粉煤灰要降低混凝土的强度，包括28天龄期以后一段时间里的强度，其他性能当然也相应受到不同程度的影响，而且这些影响要随着掺量的增大而加剧。这个事实始终禁锢着粉煤灰在混凝土中，尤其是结构混凝土中的掺量，而且似乎形成了这样一种成见：掺用粉煤灰是以牺牲结构混凝土的品质为代价的。

事实上，如前所述，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效果大为改善，使大掺量粉煤灰混凝土的性能能够大幅度地提高。

1）水胶比的影响 水胶比的上述变化为什么影响这么大呢？在高水胶比的水泥浆里，水泥颗粒被水分隔开（水所占体积约为水泥的两倍），水化环境优异，可以迅速地生成表面积增大1000倍的水化物，有良好地填充浆体内空隙的能力。粉煤灰虽然从颗粒形状来说，易于堆积得较为密实，但是它水化缓慢，生成的凝胶量少，难以填充密实颗粒周围的空隙，所以掺粉煤灰水泥浆的强度和其他性能总是随掺量增大（水泥用量减少）呈下降趋势（当然在早龄期就更加显著）。在低水胶比的水泥浆里情况就不一样了。不掺粉煤灰时，高活性的水泥因水化环境较差，即缺水而不能充分水化，所以随水灰比下降，未水化水泥的内芯增大，生成产物量下降，但由于颗粒间的距离减小，要填充的空隙也同时减小，因此混凝土强度得到迅速提高。这种情况下用粉煤灰代替部分水泥，在低水胶比条件下（例如0.3左右），水泥的水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土实际的“水灰比”增大，水泥的水化因而加快，这种作用机理随着粉煤灰的掺量增大愈加明显（例如掺量为50%左右，初期实际水灰比则接近0.6），水泥水化程度的改善，则有利于粉煤灰作用的发挥，然而与此同时，需要粉煤灰水化产物填充的空隙已经大大减小，所以其水化能力差的弱点在低水胶比条件下被掩盖，而它降低温升等其它优点则依然起着有利于混凝土性能的作用。以上所述低水胶比下粉煤灰作用的变化，我们可以用一个“动态堆积”的概念来认识，这是相对于长期以来沿用的静态堆积而言的。即通常在选择原材料和配合比时，是以各种原材料在加水之前的堆积尽量密实为依据的，但是当加水搅拌后，特别是在低水胶比条件下，如何通过粉状颗粒水化的交叉进行，使初始水胶比尽量降低，混凝土单位用水量尽量减少，配制出的混凝土在密实成型的前提下，经过水化硬化过程，形成的微结构应该是更为密实的。上述大掺量粉煤灰混凝土的例子中，每方混凝土的用水量仅100kg左右，要比目前配制普通混凝土少几十公斤，就是明显的证据。有人曾进行过低水灰比（水胶比）

掺/不掺粉煤灰净浆的结合水测定试验[6]：掺有30%粉煤灰，水胶比为0.24的净浆，要比水灰比为0.24的纯水泥浆在28d时的结合水还多，证实上述掺粉煤灰后改善了水泥在低水灰比条件下水化程度的说法。因此低水胶比条件下，大掺量粉煤灰混凝土的强度发展与空白混凝土接近3）室内试验与现场浇注 长期以来，人们对于混凝土强度——其质量控制主要指标（通常也就是唯一指标）的评价，一直是根据在实验室里制备的小试件（由于骨料最大粒径的减小，试件尺寸从200×200×200mm减小到现在的100×100×100mm），经规定龄期的标准养护（20±3℃；RH≥90%），然后在试验机上破型得到的数据进行。Idorn[7]在91年曾拟文指出：在特定实验室条件下取样制备试件进行试验作为控制质量的方法，而不去开发以物理化学为科学依据的控制方法，是不合乎当今时代的错误。

试验室制备的试件与工程中浇筑构件的实际情况存在着明显的差异：

1）制备试件时的成型条件与工程实际振捣密实的情况不相符，因此不能反映实际结构物中混凝土的振实程度（孔隙率）、沉降程度（离析、泌水）等；

2）试件养护时的温、湿度与实际构件的情况不同，而这种差异随着现代工程结构断面尺寸明显增大、施工中忽视养护的情况使反差更加剧。如前所述，混凝土构件体内的温升及其对

3）室内试验与现场浇注 室内试验结果要反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。

长期以来，人们对于混凝土强度——其质量控制主要指标（通常也就是唯一指标）的评价，一直是根据在实验室里制备的小试件（由于骨料最大粒径的减小，试件尺寸从200×200×200mm减小到现在的100×100×100mm），经规定龄期的标准养护（20±3℃；RH≥90%），然后在试验机上破型得到的数据进行。Idorn[6]在91年曾拟文指出：在特定实验室条件下取样制备试件进行试验作为控制质量的方法，而不去开发以物理化学为科学依据的控制方法，是不合乎当今时代的错误。

试验室制备的试件与工程中浇筑构件的实际情况存在着明显的差异：

1）制备试件时的成型条件与工程实际振捣密实的情况不相符，因此不能反映实际结构物中混凝土的振实程度（孔隙率）、沉降程度（离析、泌水）等；

2）试件养护时的温、湿度与实际构件的情况不同，而这种差异随着现代工程结构断面尺寸明显增大、施工中忽视养护的情况使反差更加剧。如前所述，混凝土构件体内的温升及其对混凝土水化过程的不利影响、随后降温时的变形以及产生的内应力，小试件是反映不出来的，更无法反映上述普通混凝土与大掺量粉煤灰混凝土在温升影响下的反差（纯水泥混凝土后期强度比小试件偏低，而大掺量粉煤灰混凝土强度发展加速和提高）。

3）自由变形的试件和受配筋及其他条件约束的实际构件，在现代结构配筋日益密集、混凝土水胶比明显降低的情况下，对结构混凝土性能产生的影响差异加大：试件在初龄期自身收缩增大时，强度会呈提高趋势；而实际结构中混凝土早期强度提高（弹性模量增大）、自身收缩加剧时，则因变形受约束，引起很大的拉应力从而导致开裂，强度与耐久性降低。

以上说明：室内试验结果难以完全反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。正是从这个角度出发，许多国家从事混凝土技术研究时，越来越重视足尺试验（与实际结构物尺寸相同或者成比例缩小）和对于实际结构物的现场检测。如上所述，其结果正和小试件的相反。对于大掺量粉煤灰混凝土，或者从更广泛的意义上来说，在混凝土技术领域里的研究方面，我们与先进国家的差距，可能更突出地反映在这些问题上（当然还有其他方面的，例如配制混凝土时所用骨料的变异性大，因此试验结果的重现性差；室内试验混凝土的搅拌、成型和养护条件有待改善等等），而不是如有些人误认为的：因为国内粉煤灰、水泥、外加剂等原材料的质量存在着很大差距，因此得不出类似结果。

四、大掺量粉煤灰混凝土

既然粉煤灰在混凝土中的作用如此重要，为什么粉煤灰混凝土，主要是大掺量粉煤灰混凝土长时间得不到推广呢？在这里提出一个新的看法：目前许多规范中规定的钢筋混凝土中的掺量限制（例如25%），对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的掺量。换句话说，粉煤灰必须用大掺量，才能发挥良好的效果。这是为什么呢？如上所述，掺用粉煤灰要想取得良好效果，水胶比必须低，而中低强度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。这种

条件下，即使掺用再好的减水剂，水灰比（水胶比）也只能在0.50左右。因为再减小时，浆体体积就满足不了填充骨料空隙并形成足够厚度润滑层的需要。当掺加粉煤灰时，由于它比水泥轻，等重量替代水泥时可以增大胶凝材料的体积，所以可以使混凝土的水胶比降低。但是当其掺量较小时（如规定的25%以内），增大胶凝材料的体积有限，降低水胶比的作用也就有限。前面谈到的加拿大CANMET进行的大掺量粉煤灰混凝土性能之所以优异，正是因为它在胶凝材料用量为350kg/m3的条件下，粉煤灰占到57%以上，从而将水胶比降低到0.30左右获得的结果。我们重复了它的胶凝材料比例进行试验，因此也得到了类似的效果。

大掺量粉煤灰混凝土不仅强度发展效果良好，而且各种耐久性能也十分优异。由于能够明显降低水化温升，也大大减小了混凝土早压注混凝土技术在结构加固中的应用初探

1９９９年７月３日浙江某大厦工地发生了一起混凝土浇筑４天后未凝固的质量事故。经过现场调查，技术人员和有关专家进行分析研究，最后确定处理方法：挖除未凝固的混凝土，采用压注混凝土技术将新混凝土充实剪力墙和柱的空腔，进行结构加固。通过精心的施工设计和操作，结构加固获得了良好的效果。下面将压注混凝土技术在这次结构加固中的应用情况介绍如下，供同行们参考和进一步探讨。

１、工程概况和事故经过

该工程为Ａ、Ｂ幢连体的商住楼（Ａ幢３５层，Ｂ幢３４层），建筑面积４６５００平方米，采用框剪结构，岩石锚杆基础。发生事故的是Ａ幢底层两根柱及其连接的剪力墙。７月１日１５时开始浇灌该层泵送商品混凝土，至７月３日１１时结束，养护16.5个小时后拆模发现该处混凝土尚无凝固的迹象，于是再封闭模板，开展调查分析工作，至７月７日１２时（累计９６小时）还未凝固。结合调查分析得到的信息，技术人员判断这属于质量事故，因此着手开展事故处理的各项工作。

２、事故原因和危害分析

结合现场调查，技术人员研究分析后一致认为，事故的原因是接班投料员误将ＢＣ—１型高效减水剂作为ＳＰ４０６型一般泵送剂使用。经评估，其综合作用增大了１２～１５倍，因而造成了局部混凝土持久缓凝而不凝固。根据查阅的技术文献资料和我们以往的经验，这部分混凝土最终是会凝固的，但该部分混凝土强度会有较大的折减，至于折减后的强度能不能达到设计强度，有待试验作出结论。由于工期紧迫，不容我们进行长时间的试验研究，必须当机立断地予以处理，以确保工程施工质量和进度。

３、处理方法

当时上部的梁板混凝土已达到设计强度的５０％以上，上一层楼面的柱、墙钢筋绑扎已完成，并开始了柱、墙、梁、楼板的支撑工作。若将未凝固混凝土上部的梁、板混凝土打掉，按常规的方法重新浇灌混凝土的做法已无可能。因此决定立即挖除干净未凝固的混凝土，用压力灌注高一等级的补偿收缩膨胀混凝土充实空腔，进行局部结构加固。具体做法如下：

（1）将未凝固的混凝土全部挖除，并冲洗干净和校正钢筋，在此工作进行前先在其上部合格的梁板底支设临时顶撑，防止下坠。

（2）安装模板：模板用１８厚的漆面硬木胶合板，加劲肋用１００×５０松方@３００毫米，并每隔３００毫米加设一根Φ４８×3.5钢管由底部直通顶部；对拉螺栓为Φ１２@４００×４００（每端两个螺母），模板与硬混凝土接触部分不能用穿螺栓拉紧，则用顶撑压牢；模板的最低处留设混凝土贯入孔，最高处留设出气（浆）孔，出气（浆）孔的外模上翻，高出空腔顶１００～１５０毫米，呈漏斗状。

（3）压注混凝土的配制：混凝土的强度比原设计混凝土提高一个等级（即Ｃ５０级），并掺ＵＥＡ膨胀剂补偿混凝土的硬化收缩，其每立方米混凝土材料用量配合比为：水泥（５２５Ｒ）：砂（中粗河砂）：卵石（粒径０５～３１毫米）：膨胀剂（ＵＥＡ型）：水：泵送剂（ＳＰ４０６型）=５２５：６３０：９９０：５０：２２０：１０：坍落度设计为１６０±３０毫米。

（4）混凝土的灌注：混凝土由混凝土公司制备后，用６立方米混凝土运输车送到工地，连接ＨＢＴ６０Ａ型混凝

土输送泵，通过Φ１２５压力钢管直接输送到装好的模板内。混凝土由下往上压至顶点后，出气（浆）孔涌出气和浮浆液，压力表指针指到３０Mpa时，模板开始发生变形并有响声，即停止输送混凝土。

（5）养护和拆模：采用封模养护法，模板表面及时浇水，保护湿润１４天；拆模按一般的操作工艺进行。４、结构加固效果

（１）观感效果：拆模后，加固部分混凝土除外观颜色与未加固部分略有差别外，其它未发现缺陷，垂直度及平整度都在允许偏差之内，连水泥痕迹都难以觅见。到工地检查的人员误认为接缝是“冷缝”，看不出是后灌入的混凝土。

（２）回弹强度：８月１０日（２４天期龄），对加固部分混凝土用回弹仪进行强度检测。布置了１５个测区，有５个测区的回弹值超出换算表中的Ｃ５０（作Ｃ５０计），按ＪＧＪ２３—８５规程进行强度计算，最终评定为fcu=４５９９Mpa。

（３）试块强度：标准养护的抽样试块，２８天的强度值为６４９Mpa。

（４）接缝处强度：８月１６日，进行钻芯法检验，评定的混凝土强度为５５９０Mpa；连在接缝处钻芯的试块也获得４６５Mpa，说明接缝还有粘结强度的。

（５）结构加固强度评定：综合上述测强，应以钻芯检测结果为准，该检测结果超过原设计压注混凝土强度（Ｃ５０）的１１８％，超过原结构设计要求强度（Ｃ４５）的２４％，偏于安全。

５、结论和建议

（１）上述事故处理涉及的压注混凝土技术的结

第五篇：浅谈混凝土防水在施工中应用

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浅谈混凝土防水在施工中应用

浅谈混凝土防水在施工中应用

【摘要】：高层建筑在城市中已经占到了主导地位，防水问题不断出现在生产、生活和工作中。工业防水、高层防水已经是不可逃避的现实问题，中国的普遍防水材料寿命在15年左右。本文就混凝土防水存在的一些问题进行分析。

【关键词】：蓄水池、厕所卫生间防水、屋顶防水、外墙防水。

中图分类号：TU57 文献标识码：A 文章编号：

0引言：工业工程防水也是不可忽视的重要环节，“百年大计质量第一”到现在来说我们必须要提高一个高度来认真对待。以电厂的污水处理工程为例：沉淀池、蓄水池等都是主要的水储存地，施工缝设计防水一般是橡胶止水条、止水钢板，如果设计没有要求施工单位也必须采取物理方法进行施工缝防水处理：比如在施工缝处留凹槽、阴阳茬等方法。

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按照混凝土工程施工中混凝土楼面板是必须要振捣密实，不允许有裂纹，裂纹长度不能大于2米，宽度要小于2毫米，深度不能超过板厚的1/2。如果施工中能够按标准达到要求，楼下住户的财产损失能够降到最低。

屋顶防水在工程中的意识是最强烈的，因为它的独特性，接受日照、雷雨、风雪等恶略天气。屋顶防水的破坏直接影响室内的生产和生活问题。

卫生间防水是每家每户都能切身体会的一件事情，楼上下水道堵塞、跑水、或因淋浴都是会给卫生间防水提出挑战的因素。如果防水效果不好就会在天花板上出现地图的形状，很不美观，而切还会减少楼板层的寿命。

外墙防水是人们最不容易接触到的，但是一旦出现为题也是最不容易处理的。在靠近室外的墙壁在雨天容易出现阴水、或泛水现象，这是因为在施工中墙体上的孔洞没有进行很好的修补处理。

二、源头控制

1、混凝土水灰比、坍落度控制不到位（商混站距离太远，为减少施工成本现场搅拌），造成混凝土和易性差、泌水性大、振捣不实、漏振、养护不及时、脱水都能导致导致混凝土密实性差、收缩大、毛细管通道增多、增大，严重时便造成混凝土出现贯通性裂缝、孔洞产生漏水现象。

2、骨料吸水率大。砂石含泥量、泥块含量严重超标、粗细骨料级配不佳，影响骨料级配防水混凝土的抗渗性能。

3、不同品种的水泥混杂使用。因为不同品种的水泥，其矿物组成各不相同（同一品种，不同厂批次的水泥，其矿物组成亦不尽相表现在性能上当然也就会出现差异，极易形成收缩变形不一，造成裂缝渗漏。

4、由于砼和易性不好，将导致其松散，粘结不良，在施工过程中分层离析，遇水后出现渗漏。砼浇筑前对模具清理干净并清洗湿润，浇筑时合理分层振捣，对钢筋密集处的采用同强度细石砼，振捣密实，最新【精品】范文 参考文献

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确保砼表面平整光滑、无麻面、蜂窝、孔洞等缺陷。

5、地质勘测不准、水文资料掌握不全或设计考虑不周、不合理，某些部位的构造措施不当等。

三、加强预防和措施

1、强化原材料的质量控制，不合格的砂石不准进场。进场后的砂石应重点核查含泥量、泥块含量和级配等技术质量指标。级配不合格的应予调整，含泥量超过规定的必须用水冲洗，经检验合格后方可使用。泥块含量超过规定的，应过筛清除至符合要求后，准许使用。

2、正确选择设计参数，搞好配合比设计，水灰比、坍落度、砂率和用水量的选择应通过试验确定：骨料质量，最大粒径、每立方米水泥用量和灰砂比等，也应符合有关的技术规定。

3、水泥的存放地应保持干燥，堆放高度不得超过10袋，以防受潮、结块。受潮结块或混入有害杂质的水泥均不得使用e

4、同一防水结构，应选用同一厂批、同一品种、同一强度等级的水泥，以保证混凝土性能的一致性。不使用过期水泥。

5、做好搅拌、运输、振捣和养护等工作的技术交底。混凝土搅拌前，质检人员应再次核查原材料的出厂合格证和复检合格证，并观察水泥、砂石等材质是否有可疑征兆。如有疑问，应被查清、排除后方可开盘。每天测定砂石含水率1～2次，及时调整配合比。当拌合物出现离析或泌水现象，应查明原因，及时纠正处理。混凝土拌合物的运输、停留时间不应过长，从搅拌机出料算起，至浇筑完毕，不宜超过45min。

实行振捣工作挂牌责任制。养护人员要做到7d内，混凝土表面始终处于湿润状态。

6、地质勘测和水文勘察点不可过稀，对于复杂地形，应适当加密勘测、勘察点，出示的数据能正确反映实际情况，以便于设计上准确掌握和正确应用。

7、当粗骨料为卵石时，砂石的混合级配以无曲线为最好。

8、为增进混凝土的防水性能，可在混凝土中掺加一定是粒径小于0．15mm的粉细料，以便更严密地把空隙堵塞起来，使混凝土更加密实，有利于抗渗性能的提高。但掺量不宜过多，因为细粉料太多，最新【精品】范文 参考文献

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骨料的比表面积必然增大，这就需要较多的水泥浆来包裹粗细骨料的表面；因此，在同样的水泥用量下，细粉料过多，反而导致抗渗性能下降，一般掺量以占骨料总量的5％～8％为宜。

四、补救措施和方法

1、查明渗漏原因，探明渗漏水的来源，为切断水源、拟定防水处理方案提供依据。

核查水文、地质资料与实际情况是否吻合，设计是否合理、可靠（如强度、刚度等），细部构造措施是否正确。

2、查明渗漏水部位。慢渗漏水部位先用于布擦干，然后在其表面上均匀撒干水泥粉，出现湿点或涸湿线的地方，就是渗漏水孔缝。如果洇湿面积较大，采用上述方法不易发现渗漏的具体位置时，则可采用1：1的水泥水玻璃胶浆在渗漏水处均匀涂刷一薄层，并立即在表面撒上干水泥一层，这时观察到的湿点或湿线，便是渗漏部位。快渗漏部位可用毛刷或布擦干基层，立即出现湿痕或水渍，即是渗漏水部位。而涌水一般直观即可判断。

3、确定渗漏水封堵原则。一般应尽可能在无水状态下进行施工修复，如在渗漏状态下进行修堵，则应尽可能减小渗漏面积，使渗漏水集中于一点或几点或一线，以减少其他部位的渗水压力，便于修堵工作的顺利进行。为减少渗漏水面积，先要做好引水工作，给水以出路，以便于施工操作和处理。

4、直接快速堵塞法和木楔堵塞法进行处理。必要时亦可采用丙凝灌浆和氰凝灌浆堵漏法进行治理。参见“地下防水工程堵漏技术”的有关内容。

5、裂缝渗漏水的治理方法：由于温度变化、结构变形或施工不当等原因形成裂纹后而出现的渗漏水，都属于裂缝渗漏水。修堵时视水压大小而采取不同的堵漏方法。参见本手册14．4“地下防水工程堵漏技术”的有关内容。

6、混凝土蜂窝、麻面裂缝渗漏处理：由于混凝土施工质量不佳产生的蜂窝、麻面引起的渗漏水，根据压力大小可采取将基层表面松散部分及污物清除，并用钢丝刷洗后，用水冲洗干净，然后在基层表面涂刷胶浆一层，其配合比为水泥：促凝剂=1：1.1并揉抹均匀，随

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即在胶浆上薄薄撤一层干水泥粉，水泥粉出现的湿点即为漏水点，立即用手指压住漏水点的位置，待胶浆凝固后再抬手，依次堵完各个漏水点。如果水压较大、漏水量较大首先按上面方法找出漏水点，以坐标法固定各漏水点位置。将漏水点剔一小槽（直径12mm，深25mm），按孔眼漏水“直接堵塞法”将所剔小槽一一堵塞。在堵漏材料方面，除了水泥—水玻璃胶浆外，视具体情况，亦可采用下列材料：

①水泥—石膏速堵漏料浆

使用前应先通过试验找出适宜的加水量和满足施工需要的凝结时间。

材料名称比例（重量比）

硅酸盐水泥（强度等级42．5）生石膏粉

注：配成的堵漏材料，要求3～5min初凝。

②水泥—防水堵塞料浆

它由氯化钙、氯化铝和水组成。属于氯化金属盐类防水剂，其产品指标及配合比参见表19-4.使用时要加水调节凝结时间。水量与防水料浆的比例在0～50％之间时，凝结时间由几小时到几秒钟。防水料浆的掺量为水泥重量的1．5％～5％。冬期施工或需要缩短水泥—防水料浆的凝结时间，可采取加热料浆（将料浆倒入铁锅内加热，温度控制在50℃左右）或干炒水泥加热（温度200℃左右，保持0．5h，稍冷却即倒入密闭的铁桶内储存备用）。作为快凝水泥堵漏所用水泥的强度等级应不低于42．5，储存期不超过3个月。使用时，操作人员必须戴乳胶手套。每次拌合量不宜过多，使用前应通过试验确定所需加水量和凝结时间。促凝剂和水事先拌合均匀再用。在拌合过程中，不允许往料浆中掺水。防水浆的适宜掺量由试验确定，不宜过多，因为掺量愈多，水泥面的收缩愈大，导致收缩开裂的可能性愈大。

③膨胀水泥

用于紧急堵漏可用快凝膨胀水泥或石膏矾土膨胀水泥，如把该水泥加热到200℃，使水泥中的二水石膏变成半水石膏，其堵漏效果会更好一些。用于大面积修补，可用明矾石膨胀水泥或硅酸盐膨胀水泥。

总之，混凝土容易渗水，对于混凝土出现的各种渗漏情况, 要分析其原因, 采用以上有效的方法予以处理,有效地预防和控制由于设

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计考虑不周, 选材不当或施工质量差等等而造成的渗漏现象。

参考文献：

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[2] 段景梅,邹环宇.浅析如何选择防水材料和防水施工[J].中国高新技术企业.2008(06)

[3] 费九良.建筑防腐施工中混凝土基层质量缺陷控制方法[J].铜业工程.2009(04)

[4] 杨君礼.防水卷材和防水涂料的适用性比较[J].四川建材.2003(Z1)

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