粉煤灰結合防凍劑混凝土在冬季施工中的應用

張維麗 張智勇 齊齊哈爾鐵路工程學校

粉煤灰結合防凍劑混凝土在冬季施工中的應用

張維麗 張智勇 齊齊哈爾鐵路工程學校

按照國家有關規范規定，在混凝土工程中，粉煤灰可以取代部分水泥。本文根據“等量取代法”理論，研究了在北方嚴寒地區冬季施工中粉煤灰混凝土的配合比設計問題，提出了合理的配合比，并經工程實踐檢驗，取得了良好的效果。

粉煤灰；防凍劑；混凝土；冬季施工

隨著現代混凝土施工技術的發展，粉煤灰在施工中的應用日益廣泛，按照我國國家標準《粉煤灰混凝土應用技術規范》（GBJ146-90）的規定，粉煤灰可以取代水泥，并且對于使用硅酸鹽水泥的中、低強度混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土、水下混凝土，最大取代量可達到50%，而在國外的一些資料中顯示，粉煤灰在混凝土中取代水泥最大量可以達到80%，并且此時粉煤灰混凝土強度比較基準混凝土而言并不降低，甚至在C40以上混凝土可以正常應用，若在加入外加劑或激發劑條件下摻量可達60%。

在混凝土中摻入粉煤灰既節約成本、有利環保，又不降低混凝土強度，并且粉煤灰混凝土具有較好的抗硫酸鹽侵蝕性，對于工程實踐應用具有廣泛的實際意義，但粉煤灰混凝土在高寒地區冬季施工中的應用尚無先例。

濱洲線鐵路哈齊提速工程平改立K19+103.5框架橋，設計規模為2～8.5m，凈高遠期規劃4.5m，近期3.5m。由于工程所處位置土質主要是淤泥層和軟土，地質條件非常差，框架主體無法采用頂進法施工，施工設計采用橫抬梁結合施工便梁架空既有線路的開挖方案。

鑒于濱洲線提速改造需要，該工程主體施工必須安排在冬季。而當地冬季平均氣溫可達-21℃，最低氣溫可達-30℃，因此需采取冬季施工措施。但是，施工便梁以下0.425m即為框架橋頂面，受凈空限制不能搭設暖棚，因此無法保證框架頂板澆注在封閉條件下進行，此時，若采用蒸汽養護，蒸汽會在鋼軌上集結成冰凌，影響既有線行車安全。在這種條件下，無法保證澆筑混凝土過程中溫度為正溫，而一旦出現負溫，混凝土極有可能受凍，從而影響整體結構強度。這就對混凝土施工提出了很高的要求，為此與黑龍江省寒地建筑科學研究院中間實驗廠實驗室聯合研究，在低溫條件下采用粉煤灰結合LNC-53型負溫防凍泵送劑的泵送混凝土進行施工，采用“等量取代法”計算粉煤灰用量。原理如下：

首先根據現場實際選取粉煤灰的取代率為βc，然后根據基準混凝土配合比計算每m3粉煤灰混凝土中粉煤灰摻量mf以及水泥用量mc分別為

表1 粉煤灰性能指標

表2 混凝土性能指標

式中：mco—每m3基準混凝土中水泥用量

根據強度等級要求，以框架橋主體混凝土為例，基準混凝土為C 30泵送混凝土，配合比經實驗確定為：水泥：砂：碎石：水：LNC-53=1：1.55：2.46：0.43：0.04。材料產地和級別分別為：水泥P.o32.5級產自牡丹江，密度為3100kg/m3；砂產自呼蘭，為細度模數2.4～2.8的中砂，密度為1450kg/m3，；碎石粒徑為5mm～26.9mm，產自玉泉；外加劑來自黑龍江低溫建筑科學研究所中間實驗廠。

基準配合比中水泥用量為445kg/m3，粉煤灰替代水泥量為25%，即111.25kg，粉煤灰密度為2200kg/m3，替代后的膠凝材料（水泥與粉煤灰）總體積為:

體積增加0.0147m3，根據超量替代原則需要扣除相應體積的砂子，基準混凝土用砂量為689.75m3，扣除中砂重量為0. 0147×1450=21.3kg，則中砂在混凝土中用量為668.4kg。因此，粉煤灰混凝土配合比為：膠凝材料（水泥+粉煤灰）：中砂：碎石：水：LNC-53=1（0.75+0. 25）：1.50：2.46：0.38：0.03。

該工程所用粉煤灰為阿城產級增鈣粉煤灰，主要性能指標見表1。

經實驗室試驗，混凝土性能指標見表2。

從表中數據不難看出，加入外加劑LNC-53的粉煤灰混凝土，早期強度略低于同條件基準混凝土， 7d強度基本上與基準混凝土等強，但28天強度在基準混凝土基礎上提高了約5%左右，說明粉煤灰混凝土的強度增長率比基準混凝土要快，并且根據實驗室數據，在恒負溫條件下（-10℃）7d，粉煤灰混凝土抗折強度為5. 7MPa，滿足施工要求。施工過程未因為局部負溫而出現混凝土受凍和強度折減，并且由于混凝土具有良好的和易性和可泵性，拆除模板后混凝土表面平整光滑，感官效果明顯好于基準混凝土。

實踐和實驗室試驗證明，相對于基準混凝土，增鈣粉煤灰混凝土泌水率降低，凝結時間有所延長；各齡期的抗壓強度、28d抗拉強度、彈性模量、軸向抗壓強度、抗折強度、鋼筋粘結力不亞于基準混凝土，增鈣粉煤灰混凝土的抗碳化性能、抗凍性能和抗干縮性能優于基準混凝土，抗滲性能與基準混凝土相近。因此增鈣粉煤灰結合防凍劑混凝土在冬季施工中的應用必將會越來越廣泛。