掺粉煤灰泵送混凝土的性能及配制技术

唐伟军

摘  要：混凝土本质上是一种混合材料，为了满足其泵送的要求与需求，就必须要对其中各种成分进行科学配置与优化设计。文章以泵送混凝土为例，对粉煤灰掺加影响其性能的情况进行了试验探析，并在此基础上提出了一些配置技术要点。

关键词：泵送混凝土;粉煤灰;性能;配置技术

中图分类号：TU528.53 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）28-0157-02

Abstract： Concrete is essentially a mixed material， in order to meet its pumping requirements and needs， it is necessary to scientifically configure and optimize the various components. Taking pumping concrete as an example， this paper makes an experimental analysis on the effect of fly ash on its performance， and puts forward some key points of configuration technology.

Keywords： pumping concrete; fly ash; performance; configuration technology

随着工程建设项目的增多，混凝土作为一种大众性材料得到了广泛推广和应用，同时有关其使用性能及应用的研究也越来越多，期间诞生了许多经典的施工技术、经验与方法，旨在更好地配制出符合施工需求、规定与要求的高品质混凝土。因此，在实际的泵送混凝土配置中，必须要采取恰当的配置技术，对粉煤灰等外掺料的掺加比例与量进行科学设计。

1 掺粉煤灰泵送混凝土配置的原材料

（1）水泥：普通硅酸盐水泥。通过对其3d和28d的安定性，抗压与抗折强度进行检验，发现其都保持合格状态。

（2）砂：采用细度模数为2.3～3.0的中砂，且其含泥量不高于3%。

（3）石子：采用含泥量与片针状颗粒含量分别不高于1%和15%，粒径处于10～30mm范围内的石子。

（4）水：直接利用自来水进行配置，其中的氯化物、pH值等指标都满足混合土拌制的基本要求与规定。

（5）外加剂：采用HSM-Ⅱ型减水剂，相应的减水率范围控制在25%～30%范围内。通过添加外加剂，有利于显著改善所配置混凝土的水化热特性。

（6）粉煤灰：采用呈现为玻璃球状的多颗粒粉煤灰，本次研究中应用某地区火电厂生产的粉煤灰，对应的成分构成如下：二氧化碳、三氧化二铝、氧化钙、三氧化二铁、烧失量、三氧化硫与氧化镁的比例分别为54.7%、24.04%、8.7%、6.9%、2.35%、1.5%和1.13%。

2 摻粉煤灰泵送混凝土配置的配合比设计

（1）水灰比：为了保证所配置的泵送混凝土保持良好的可泵送性，尽可能用低水灰比。在本次试验中，通过将HSM-Ⅱ型减水剂（0.8%～1.2%）加入到所配置的泵送混凝土中，结合所拌制混凝土的实际用水量及其水泥实际用量等情况，将所得到的水灰比保持在0.3～0.42，并且混凝土坍落度达到16～24cm。

（2）水泥用量：为了保证泵送混凝土的整体安定性，需要对水泥用量进行严格控制，一般混凝土等级越高，相应的水泥用量也会相应增加。在本次试验中，C30、C40和C50的泵送混凝土水泥用量分别可以控制在320kg/m3，420kg/m3和440kg/m3。

（3）粉煤灰掺加量：粉煤灰的掺加量控制在15%～20%。

（4）砂率：鉴于泵送混凝土要保持良好的和易性，为了满足泵送性能这一技术要求，针对C30、C40和C50的泵送混凝土砂率分别可以控制在40%、36%～38%和32%～34%。

（5）混凝土配合比：C30、C40和C50的泵送混凝土的

水泥：石子：砂子：粉煤灰的对应比例分别可以控制在1：3.68：2.16：0.19、1：2.62：1.60：0.17和1：2.50：1.29：0.18。此外，不同类型的混凝土配置中，HSM-Ⅱ型减水剂的添加量都控制在1%。

3 掺粉煤灰泵送混凝土配置的性能分析

3.1 坍落度

基于上述的泵送混凝土的施工配合比设计，通过对它们配置完毕后的混凝土坍落度性能进行分析，可得表1。

基于表1可见，C30混凝土的1h和2h坍落度值可以分别控制在94.4%（17.0/18.0）和86.1%（15.5/18.0）;C40混凝土的1h和2h坍落度值可以分别控制在97.4%（18.5/19.0）和94.7%（18.0/19.0）;C50混凝土的1h和2h坍落度值可以分别控制在97.5%（19.5/20.0）和92.5%（18.5/20.0）。

所配置的混凝土之所以具有比较强的坍落度保持能力，主要是由于使用了减水剂。而其坍落度损失的根本原因在于水泥粒子之间发生了水化反应，使得它们之间相互进行了物理凝结。而本次试验所添加的减水剂可以生成水溶性高分子分散剂，这样可以避免水泥水化反应过程中出现的物理凝结或者化学凝结问题，有效地保持了原有的坍落度。

3.2 抗压强度

抗压强度也是检测所配置混凝土使用和易性的一个重要性能指标。抗压强度的测定值见表2。

基于表2可见，C30混凝土的28d抗压强度较7d有了45%左右的幅度提升，而60d的抗压强度又较28d有了25%左右的幅度提升;C40混凝土的28d抗压强度较7d有了44%左右的幅度提升，而60d的抗压强度又较28d有了20%左右的幅度提升;C50混凝土的28d抗压强度较7d值有了46%左右的幅度提升，而60d的抗压强度又较28d有了18%左右的幅度提升。鉴于粉煤灰的掺加效应，可以极大地提升所配置泵送混凝土的后期强度。

3.3 体积稳定性

体积稳定性也是评价泵送混凝土工作性能的一个重要指标，主要体现在混凝土施工的和易性与安定性方面。相应的体积稳定性测定结果见表3。

基于表3可见，14d水中养护条件下的混凝土具有一定湿胀率，后期的收缩率也存在一定程度下降，这表明通过在泵送混凝土当中应用粉煤灰可以增强整体的混凝土体积稳定性，具体成因表现如下：

（1）通过掺加粉煤灰可以替代混凝土配置中的水泥，

这样可以减少用水量，降低混凝土配置中的水灰比，这样可以减少混凝土当中游离的水分，进而会降低混凝土自身体积的收缩率和干缩率。

（2）通过掺加粉煤灰可以使所配置的泵送混凝土具有比较低的水化热，这会下降其冷缩率。通过掺加粉煤灰，可以使其1d的水化热为普通水泥的1/3，且最高放热的峰值也会相应地下降10%左右。

（3）通过添加减水剂，可以利用其缓凝作用来逐步降低所配置泵送混凝土的早期收缩率，配合齐放热规律的有效应用，可以使配置出来的混凝土具有更好的安定性。

3.4 体积稳定性

除了上述几个关键的性能之外，通过在所配置的泵送混凝土中添加粉煤灰，也会在一定程度上增强其耐久性能。虽然掺加了比较多的粉煤灰，由于整体配置中具有比较小的水灰比，这也在一定程度上提高了混凝土的抗碳化性能;伴随着水灰比的降低，其所配置混凝土具有良好的孔隙结构性能，加之众多高品质粉煤灰的应用，无形中改善了所配置泵送混凝土的耐久性。

4 掺粉煤灰泵送混凝土的配置技术要点

基于本次试验可知，通过在泵送混凝土配置过程中有效地应用粉煤灰，那么可以显著改善其和易性与安定性，在坍落度、抗压强度、体积膨胀率以及耐久性等性能方面都发挥非常突出的作用。因此，在實际的泵送混凝土配置过程中，将粉煤灰的掺加量控制在15%～20%。与此同时，要结合实际的混凝土配置要求，对水灰比、砂子与石子等的施工配合比进行优化设计，并且可以通过添加减水剂等方式来进一步改善所配置混凝土的使用性能。

总之，粉煤灰是改善泵送混凝土使用性能的一个重要外掺料，在改善混凝土坍落度、抗压强度、耐久性以及安定性等方面均有突出作用。但是在实际的泵送混凝土配置中必须要结合有关施工要求和规定，对混凝土施工配合比进行优化设计。

参考文献：

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