浅谈高钙粉煤灰在现代混凝土中的应用

2020-12-01何士成

四川建材 2020年11期

何士成

(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001)

0 前言

高钙粉煤灰混凝土是绿色建筑材料领域研究的重要方向。将工业废渣性质的高钙粉煤灰应用于混凝土行业中，不仅可以解决其难处理的问题，而且可以降低水泥基材料所需能耗、减小环境污染。高钙灰作为一种较为理想的混凝土掺和料，引起了国内诸多学者的研究与讨论。李小兵[1]通过改变高钙灰的掺量，研究其对水泥混凝土力学性能、抗渗性能和抗冻性能的影响，试验结果表明高钙灰混凝土早期强度优势明显，抗渗性能与抗冻性能比常规混凝土效果更佳。赵辉[2]研究了粉煤灰品质对混凝土多项性能的影响，结果发现高钙灰混凝土在同龄期抗压强度优于低钙灰混凝土，且抗碳化与抗氯离子渗透效果更佳。

目前，高钙灰的处理工艺与技术革新落后于低钙灰，导致人们对高钙粉煤灰的认识不够充足。为探究高钙灰是否能在建材领域得到很好的利用，本文主要结合高钙粉煤灰品质、施工关键点及其具体试验案例探讨下其在现代混凝土中的应用。

1 高钙粉煤灰的品质

高钙粉煤灰(见图1)大多是褐煤和次烟煤经粉磨和燃烧后,从烟道气体中收集到的粉末。其颜色多为浅黄色或浅灰色，含碳量越高其颜色越深，因此，可以从颜色上初步判定粉煤灰的含碳量高低。此外,与低钙粉煤灰(见图2)相比，高钙粉煤灰的需水量更低、活性更高、烧失量更低且具有可自硬特征。

图1 高钙粉煤灰

图2 低钙粉煤灰

因为高钙粉煤灰的氧化钙含量≥10%，较高的游离氧化钙含量的存在会给水泥或混凝土带来体积安定性不良等问题，如若粉煤灰的掺量过大，高钙灰内所含的游离CaO在水泥水化后期有大的膨胀，对混凝土强度增长起抑制作用。所以，在使用高钙粉煤灰作为水泥混合材料或者混凝土掺和料时，要控制好其用量，掺量一般不超过20%。除此以外，在使用高钙粉煤灰时，也要注意控制其细度，因为高钙粉煤灰的活性主要来自于其内部的玻璃微珠颗粒，为保证水泥基材料的活性不丢失，在实际工程中，要求高钙粉煤灰45 μm 筛筛余控制在7%～12%。

2 高钙粉煤灰的施工关键点

2.1 施工前

1)要对运载环境进行干燥，防水处理，保证其运载环境的干燥；若长时间不用粉煤灰，将其置于密封环境，防止结块。

2)准确计算出拌和混凝土所需高钙粉煤灰质量，优选低水灰比。

3)高钙粉煤灰使用前，现场应安排相应人员试验确定所使用粉煤灰的细度、烧失量及需水量。

2.2 施工中

1)掺入高钙粉煤灰后，应对混凝土干拌料进行充分干拌，保证高钙粉煤灰在干拌物中的均匀性，加入水后，其搅拌时间也应比常规搅拌混凝土延长30 min以上。

2)高钙粉煤灰的掺量过大时，会导致所制混凝土出现缓凝,适当延迟拆模时间。

3)考虑高钙粉煤灰给混凝土造成的不安定性，养护过程要注意恒温恒湿。

2.3 添加减水剂的注意事项

1)加入减水剂前应先确定其种类，最大程度上提高高钙粉煤灰混凝土的和易性与耐久性，并检测减水剂与高钙粉煤灰的适应性。

2)在确定设计配合比与减水剂种类基础上，试验人员应再次通过试验确定最佳的减水剂含量，保证混凝土的经济性。

3 具体试验案例

3.1 材料与配合比

以下试验案例通过固定粉煤灰掺量(20%)，研究高钙粉煤灰、低钙粉煤灰对砂浆强度及凝结时间的影响。具体材料为P·O42.5普通硅酸盐水泥，购自安徽海螺水泥有限公司；CaO含量为12%与6%的粉煤灰，购自河北宗润矿产品有限公司；细度模数为2.68的淮河河砂；普通自来水。具体配合比见表1。

表1 配合比单位：g/100 g

3.2 试验方法与结果

使用维卡仪，根据ASTM C191[3]测试表1所示各组净浆的凝结时间。根据ASTM C348[4]，将新拌砂浆浇筑至40 mm×40 mm×160 mm棱柱体模具中，4个试件为一组，标准养护(温度23℃±2℃、相对湿度≥95%)至指定龄期，分别使用抗压试验模具，测试各组砂浆抗压，报告平均值。试验结果见图3～4。

图3 凝结时间

图4 抗压强度

试验结果表明，加入粉煤灰会降低砂浆抗压强度。与基准组相比，粉煤灰试验组在龄期28天时，抗压强度分别降低了21.85%(低钙粉煤灰)、5.79%(高钙粉煤灰)。总体而言，掺入高钙粉煤灰比低钙粉煤灰力学强度损失较低。在凝结时间方面，图中表明高钙粉煤灰与低钙粉煤灰的掺入都会对砂浆起缓凝作用。终凝时间分别延长了15 min(低钙灰)、23 min(高钙灰)，但对砂浆的正常使用影响不大，满足使用要求。