上海水泥协会呼吁：关注粉煤灰行业生态，共促绿色产销发展
会议围绕着当前粉煤灰市场，进行了分析讨论，归纳出粉煤灰行业生态环境变差的主要原因及困难。
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摘要:对部分混凝土工程实例中表面强度偏低的原因进行分析,论述了粉煤灰对混凝土表面强度的影响。通过试验验证了优质粉煤灰的加入不会造成混凝土表面强度的降低,以及混凝土生产施工控制和养护对其表面强度的重要性。
关 键 词:混凝土;粉煤灰;表面强度;泌水;含炭量
中图分类号:U414. 1 文献标识码:A 文章编号:1672 - 0032(2006) 01 - 0071 - 04
由于过去粉煤灰质量低劣以及粉煤灰混凝土不正确的配比与施工养护方法等造成的一系列后果,再加上对粉煤灰认识不足,导致形成了掺粉煤灰混凝土表面强度必然低的成见。一些混凝土搅拌站担心掺加粉煤灰会影响混凝土的回弹强度,在某些可能需要现场回弹检测的结构部位不掺或少掺粉煤灰。但是大量的试验及工程实践证明,粉煤灰可以用于水泥路面混凝土中,并已经取得了良好的技术经济效益和社会效益。本文通过对近几年遇到的有关混凝土表面强度问题的案例分析以及模拟试验,探讨了粉煤灰对混凝土表面强度的影响,并分析了某些混凝土表面疏松的原因。
1 典型案例
案例1 :某工程C50 混凝土构造柱,在实体验收过程中发现,混凝土回弹推定值刚刚满足C40 强度等级混凝土的要求。但随后的钻芯取样结果表明,混凝土强度值均在50 MPa 以上,完全满足工程设计要求。类似的情况在近几年的监督检测、验收过程中经常出现,特别集中在C40 及以上强度等级混凝土中。于是有人认为是粉煤灰的掺加影响了混凝土的表面强度。有些单位为避免产生不必要的纠纷,在工程重点部位尤其是需要通过回弹验收质量的部位限制粉煤灰的掺量,但效果并不明显。
案例2 :某厂区道路工程,采用C25 非泵送商品混凝土。水泥采用某立窑水泥厂生产的普通硅酸盐水泥,在混凝土中掺加10 % Ⅱ级粉煤灰。使用一段时间后发现局部路面起砂,且面层疏松。有人分析认为面层疏松的原因在于水泥本身混合材中掺有大量粉煤灰,再加上混凝土中也掺加了粉煤灰,导致粉煤灰在混凝土中掺量过大,混凝土局部过振后粉煤灰富集于混凝土表面所致。在当年的混凝土企业技术交流会上,几家预拌混凝土企业同时反映使用该水泥过程中出现过类似情况,遂认为是粉煤灰富集于混凝土表面导致混凝土表面疏松。但几家搅拌站联合找到该水泥厂家时发现,该水泥并没有掺加过多粉煤灰,且主要掺合料也不是粉煤灰。
案例3 :某集团公司院内盖被路面工程,采用C20 混凝土,使用混凝土超过800 m3 。投入使用后不到一个月便发现部分混凝土路面有“起粉”、“起砂露石”现象,混凝土表面疏松、强度较低,用铁钉很容易就能将混凝土表面划破,局部甚至在清扫马路过程中用扫帚就能在混凝土表面扫出大量粉尘,汽车走过出现“扬尘”现象,且破坏呈越来越明显的趋势,严重影响了混凝土的正常使用。建设及施工单位怀疑混凝土强度不合格,但质检部门对“起砂露石”较严重部位钻取芯样的试验结果表明,混凝土强度完全符合设计要求。于是有人认为是混凝土中粉煤灰质量较轻, 过振后富集于新拌混凝土表面, 从而导致混凝土表__面硬度下降,造成“起粉”。但混凝土生产厂家对此颇有异议:首先,该混凝土所用水泥为大厂旋窑水泥,一部分掺粉煤灰10 % ,另一部分没有掺加粉煤灰。查详细的施工日志及混凝土厂家生产记录发现,没有掺加粉煤灰的混凝土仍然有起粉现象。其次,掺粉煤灰混凝土配合比已多次用于路面混凝土工程,以前并没有出现类似现象。但在此处施工时部分混凝土有离析泌水现象,泌水较严重地段很可能是混凝土表面水灰比过大,表层水化产物不密实所致。
综合分析以上案例,混凝土表面强度较低、路面混凝土“起粉”、“起砂露石”的主要原因不是粉煤灰富集于混凝土表面所致,而是由于混凝土表层在凝结硬化过程中水灰比过大引起的。其中混凝土泌水导致表层水灰比过大是最主要的原因[1 ] 。
为了验证上述结论的正确性,2004 年起做了大量的具有代表性的模拟对比试验。研究对象主要针对C40 泵送混凝土以及C20 非泵送施工的路面混凝土。
2 试验验证
2. 1 试验方法
由于室内试验不能准确反映工程实体混凝土表面质量,为模拟实际工程,试验利用混凝土搅拌站的生产设备按照预先拟定的几种配比拌制混凝土,并模拟施工现场常见的振捣、养护方式浇注了某搅拌站修车棚内的一段剪力墙及一段废弃路面。试验目的主要是验证粉煤灰对混凝土表面强度的影响,并探求常见混凝土表面疏松问题的原因。每个配比搅拌方量1～3 m3 ,并取有代表性的试验多次验证。前后共试验13 次,使用混凝土29 m3 。试验所用水泥分别采用搅拌站常用的P.O32. 5R 水泥、P.O42. 5R 水泥、P. S32. 5R 水泥, 以及现象2 所述及的立窑P.O32. 5 水泥。所用粉煤灰为搅拌站常用的两种Ⅱ级粉煤灰A、B。两种粉煤灰技术指标见表1。
粉煤灰A 含炭量在12 %左右,颜色较黑。粉煤灰B 含炭量在6 %左右,颜色较浅。粉煤灰掺量分别按0 % ,10 % , 20 %等, 路面最高掺量25 %。按搅拌站常用砂率,不同水灰比、不同粉煤灰掺量、以及不同施工方法进行对比试验。
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混凝土路面工程模拟试验前后共进行8 次,试验配比见表2。混凝土的表面硬度采用回弹的方法评定,实测混凝土强度、混凝土拌合物状态及使用效果见表3。
剪力墙试验采用C40 泵送混凝土,墙1 混凝土不掺粉煤灰,施工模拟目前国内很多施工现场情况,混凝土硬化后立即拆模,拆模后只浇水养护了2 次。墙2 混凝土掺20 %粉煤灰B ,带模并浇水养护28 d后拆模。混凝土干燥后对结构实体进行回弹和钻芯检测,实验配比和检测结果见表4。
2. 2 试验结果分析
1) 配比1、配比2 的实验结果表明,当粉煤灰A 掺量较大时,混凝土颜色明显发黑。并且当混凝土水灰比较大时确实给人一种粉煤灰上浮的感觉,但仔细观察,上浮的全是粉煤灰中的粗颗粒,最主要的还是粉煤灰中的炭粒。同样掺量的粉煤灰B 混凝土则无此现象,也从一个侧面反映了“粉煤灰较轻,易上浮于混凝土表面”是不准确的。
2) 用P.O42. 5 水泥配制的C20 混凝土,粉煤灰B 的掺量达到25 %时,只要保持混凝土水灰比合理,不出现离析泌水现象,并按正确的方法进行施工及养护,混凝土表面硬度依然很高,混凝土耐磨性良好。而用P. S32. 5 水泥配制的混凝土,尽管不掺粉煤灰,由于矿渣水泥以及现象2 所述立窑水泥拌制的混凝土本身容易泌水,当水灰比较大时,混凝土拌和物离析泌水现象严重
,如果不及时处理,对硬化后混凝土表面硬度影响很大。通过3 次模拟试验验证,硬化后混凝土均表现出不同程度的表面强度低以及“起砂扬尘”现象。由此可见混凝土表面“疏松起尘”现象与是否掺加粉煤灰无太大关系。
3) 分析表3 多组实验结果可以看出,相同条件下,粗颗粒及含炭量较高的粉煤灰A 配制的混凝土表面强度及耐磨性相对较差。粉煤灰含炭量较大或粗颗粒较多时,会导致混凝土需水量增加,密实度降低,空隙率增大,还会明显影响外加剂的掺量以及混凝土外观的颜色和均匀性。炭粒往往又会在泌水过程中逐渐与浆体分离,上升到混凝土表面,影响公路面层混凝土的质量。所以,含炭量高是造成粉煤灰品质低劣难以推广应用的主要原因。
4) 从表4 可以看出,养护对混凝土回弹值影响非常大,而混凝土的回弹值主要与混凝土表面硬度有关,也就是说养护直接影响到混凝土的表面硬度,而与是否掺加粉煤灰关系不大。2004 年4 月份进行的路面试验也充分证实了这一点。当时风速较大,中午气温较高,没有养护的路段混凝土表面强度明显偏低,并且出现不同程度的“起粉”现象,而且掺粉煤灰混凝土较不掺粉煤灰混凝土更显著。分析认为粉煤灰水化速度较慢,如过早失水会使粉煤灰来不及水化,未水化的粉煤灰不仅不会对后期强度有贡献,甚至会象土与石粉一样有害无益。由于路面板较薄,暴露表面积大,所以路面表层的强度与混凝土浇筑后的养护条件关系十分密切。不仅与养护方式、养护材料密切相关,还与养护时间的选择关系很大[3 ] 。例如混凝土表面泌水多、天气潮湿及气温低时,养护时间就要长一些,否则泌到表面的水由于覆盖养生时蒸发不掉,表面层就会疏松;反之,在干燥、气温高及有风的天气里,如果混凝土浇注后没有及早开始养护,很快会因其内部水分向外蒸发,混凝土表层失水从而影响其表层质量。
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3 结 论
1) 某些混凝土表面强度低,并不是因为在施工振捣过程中混凝土表面出现了粉煤灰浮浆,而多是由于混凝土表层在施工及凝结硬化过程中水灰比过大所致。对表面强度要求较高的混凝土,在生产及施工过程中一定要注意混凝土泌水情况,同时配制混凝土时宜选择泌水率小的水泥(如山水P. O32. 5 ,P.O42. 5及鲁宏P.O32. 5 ,P.O42. 5) ,并正确养护。
2) 粉煤灰中的炭是造成“粉煤灰较轻,易浮于混凝土表面”这一错误认识的主要原因。因为炭粒往往会在混凝土泌水过程中逐渐与浆体分离,并且上升到混凝土表面。同时,含炭量较高的粉煤灰(10 %以上) 也是造成混凝土表面硬度低的一个原因。
3) 掺粉煤灰混凝土如果忽视了养护,混凝土表面硬度下降往往较不掺粉煤灰混凝土更显著。
参考文献:
[1 ] 吴笑梅,樊粤明,简运康. 混凝土表面起粉的原因及控制措施[J ] . 水泥,2003 , (6) .
[2 ] GBPT 1596 - 2005 ,用于水泥和混凝土中的粉煤灰[ S] .
[3 ] 傅 智,金志强. 水泥混凝土路面施工与养护技术[M] . 北京: 人民交通出版社,2003.
原作者： 吴立强 张 凯 祝汉山
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