兰州轨道交通商品混凝土用粉煤灰性能研究

魏莹

（甘肃环通工程试验检测有限公司，甘肃 兰州 730000）

兰州轨道交通商品混凝土用粉煤灰性能研究

魏莹

（甘肃环通工程试验检测有限公司，甘肃 兰州 730000）

粉煤灰的品质对混凝土的性能有极为重要的影响，本文对兰州轨道交通所使用的各大商品混凝土拌合站的粉煤灰进行抽样并对其各项指标进行检测，通过数据分析提供参数，反应出商品混凝土拌合站粉煤灰的技术参数，为兰州轨道交通建设提供参考依据。

粉煤灰；商品混凝土；轨道交通

为了保证混凝土混合料具有必要的工作性，粉煤灰作为水泥的替代材料掺入高性能混凝土中，是一种理想的微粉填充材料[1，2]，粉煤灰具有火山灰和微骨料作用效应，可降低混凝土的孔隙率并改善孔结构，提高其密实性、耐久性[3-5]。兰州市城市轨道交通的建设是兰州城建史上一个重要的里程碑，360多万兰州人民的“地铁梦”即将变为现实。为了保证这一重点工程的顺利进行，在开工期间对兰州各大商品混凝土拌合站使用的粉煤灰各项性能进行检测，为以后工程的实施提供必要的理论依据，为混凝土满足设计要求并能使结构达到设计使用寿命具有重要意义[6-7]。

1 各项指标测试过程与分析

1.1 实验原材料

水泥：GSB14-1510[8]强度检验用水泥标准样品。

标准砂：符合 GB/T17671-1999[9]规定的 0.5～1.0mm的中级砂。

水：洁净的饮用水。

粉煤灰：粉煤灰为各大拌合站按照规定抽取的粉煤灰样品。

1.2 粉煤灰烧失量测试结果与分析

参照GB/T176-2008[10]，灼烧差减法对所抽样粉煤灰烧失量测试结果见表1。

粉煤灰的化学组成中含有一定量未燃烧的碳，会吸附混凝土中减水剂、引气剂等，使得外加剂丧失作用。由表1可知：烧失量小于5.0%，达到Ⅰ级粉煤灰要求的有6家，占全部抽样试样的60%，其余4家粉煤灰的烧失量均介于5.0%～8.0%之间，达到Ⅱ级粉煤灰的要求。可见，兰州地区60%的粉煤灰烧失量可达Ⅰ级粉煤灰的水平，对外加剂使用不会有太大影响，40%粉煤灰在该指标方面达到Ⅱ级粉煤灰，对外加剂使用有一定的影响，外加剂使用量较Ⅰ级会适当提高。

表1 粉煤灰试样烧失量测试值

1.3 粉煤灰细度测试结果与分析

参照GB/T1596-2005[11]，用负压筛析仪对粉煤灰细度测试结果见下表2。

表2 粉煤灰试样细度测试值

粉煤灰发挥作用的火山灰作用效应和微骨料作用效应都要求粉煤灰颗粒具有小粒径、大表面积，才能与氢氧化钙水化反应较快，能更好地填充更细小的毛细孔隙、增强混凝土的强度和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力有很大的帮助。由表2可知：兰州地区80%商品混凝土的粉煤灰细度指标可达粉煤灰Ⅱ级，有利于粉煤灰发挥该作用效应，其余20%粉煤灰，以上两种效应的发挥将受到限制。

1.4 粉煤灰需水量比测试结果与分析

参照GB/T2419[12]，粉煤灰需水量比测试结果见表3。

表3 粉煤灰试样需水量比测试值

优质的粉煤灰中含有大量玻璃微珠，起到形态效应，掺入到混凝土中可以抵消因其表面积大需水量的弊端，质量较差的粉煤灰由于玻璃微珠颗粒较大，浮珠较多，掺入粉煤灰后使混凝土同流动性需水量增大，降低混凝土的强度和耐久性，如图1所示。

图1 粉煤灰形态效应不良示意图

由表3分析可知：抽取的10家商混粉煤灰的需水量比全部小于95%，达到Ⅰ级粉煤灰要求。这对拌合混凝土用水量的降低有很大的助，可以提高混凝土的强度及耐久性。

1.5 粉煤灰碱含量测试结果与分析

参照GB/T176-2008，用火焰光度法对所抽样粉煤灰含量测试结果见表4。

表4 粉煤灰碱含量及计入混凝土中碱含量值

当采用碱活性骨料拌制混凝土时，需控制混凝土中总碱含量。碱含量过高会缩短水泥凝结时间，增大需水量，有可能与混凝土骨料发生碱集料反应，混凝土发生不均匀膨胀，产生裂缝，并有强度和弹性模量的下降等不良现象，从而缩短混凝土的寿命，甚至破坏混凝土结构，危及工程安全。应严格控制混凝土中的总碱含量。表4为抽取的煤灰试样的碱含量测试结果及计入混凝土中碱含量计算值。

1.6 粉煤灰SO2含量测试结果与分析

参照GB/T176-2008[10]，用硫酸钡重量法对所抽样粉煤灰SO2含量测试结果见表5。

表5 粉煤灰试样SO2含量测试值

粉煤灰中的硫化物水泥石中的水化铝酸三钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，会导致产生体积膨胀，从而产生拉应力，严重时受拉开裂、产生破坏。反之，混凝土构件寿命有所提升。由表5可以看出，抽取的10家粉煤灰的SO2含量均小于3.0%，满足规范要求。

2 结论

抽取的10家商品混凝土供应商的矿物掺合料（粉煤灰）的烧失量小于8.0%，全部达到Ⅱ级粉煤灰及以上要求；粉煤灰筛余百分率小于25.0%，7家达到Ⅱ级粉煤灰要求，占全部抽样试样的0%；粉煤灰的需水量比全部小于95%，达到Ⅰ级粉煤灰要求；粉煤灰SO2含量均小于3.0%，满足规范要求。

粉煤灰对于混凝土的强度、耐久性、使用寿命等均有影响，应在使用前严格检测粉煤灰的各项性能指标，对于一些重点工程，混凝土掺粉煤灰应使用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。以上数据将为兰州轨道交通粉煤灰的使用提供数据依据。粉煤灰品质不稳定性，还应在使用前进行行检测。

[1] 重庆建筑工程学院,南京工学院.混凝土学[M].北京:中国建筑工业出版社,1987:22.

[2] 杨静，谭维祖.粉煤灰对高性能混凝土的影响[J].混凝土与水泥制品,1998,5:10-14.

[3] 郭文康，王述银.粉煤灰品质对大体积混凝土性能的影响[J].人民长江，2012,43,20:66-74.

[4] 张洪良,赵华,李保勇,等.论粉煤灰质量对混凝土性能的影响[J].山东建材,1998,2:29-30.

[5] 于本田，王起才，周立霞，等.矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性的影响研究[J].硅酸盐通报，2012，31,2:391-41.

[6] 丁超,车然娜,郝龙.粉煤灰对混凝土的影响及其应用方向[J].经济与环境探讨,2010,07:49-50.

[7] 范喜尧，张海萌.粉煤灰品质对混凝土性能的影响[J].低温建筑技术，2010,4:108-109.

[8] GSB14-1510,强度检验用水泥标准样品[S].

[9] GB/T17671-1999，水泥胶砂强度检验方法(ISO法)[S].

[10]GB/T176-2008,水泥化学分析方法[S].

[11]GB/T1596-2005,用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].

[12]GB/T2419,水泥胶砂流动度试验方法[S].

TU528.37