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摘要：本文对粉煤灰混凝土在桥梁工程中的应用进行了系统的研究，拓展了粉煤灰的利用途径，对充分利用粉煤灰，改善混凝土性能，节约工程造价，减少环境污染具有重要意义。从经济效益看，粉煤灰混凝土在相同的强度和耐久性条件下，一方面节约水泥、节省能源，且能改善砼性能，具有一定的经济效益，另一方面能减少环境污染、少占耕地，具有良好的社会效益。
关键词：粉煤灰；混凝土；耐久性；应用技术
Abstract: in this paper, the application of fly ash concrete in bridge engineering in the research of the system, and the extension of the fly ash utilization way, to make full use of fly ash, improve the concrete performance, save the project cost, reduce the pollution of the environment is of great significance. Look from economic benefits, the strength and durability of fly ash concrete in the same conditions, on the one hand save cement, save energy, and can improve the concrete performance, has certain economic benefits, on the other hand can reduce environmental pollution, less arable land, has the good social efficiency.
Key words: fly ash; Concrete; Durability; Application of technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
粉煤灰作为一种工业废料，呈灰色粉末，具有微集料效应、填充效应、火山灰效应，粉煤灰主要有海绵体和铝酸盐玻璃微珠矿物组成，这些玻璃呈圆球状，表面光滑，粒度小，质地细密，比表面积小，能与集料的接触点起轴承效果，使混凝土的流动度提高。同时，粉煤灰颗粒比水泥小，均匀分布在水泥颗粒中，能释放出更多的浆体来润湿集料颗粒，阻止水泥颗粒粘聚，改善混凝土的粘聚性，减少离析。在现代混凝土中，粉煤灰与水泥、集料、水、外加剂同样重要，已经成为非常重要的一个组分。优质粉煤灰合理地应用于公路桥梁工程中，不但能代替部分水泥，节省工程造价，还可以有效改善和提高新拌混凝土的和易性、改善可泵性、提高耐久性、增强抗裂性。
工程概况
平凉市双桥路泾河大桥长度为337.98m。梁宽度24.4m，其中主车道16.0m，人行道两侧各2.0m，设施带两侧各2.2m，桥面为双向四车道。大桥上部结构采用1×20m+5×55m+1×20m预应力混凝土箱梁+预应力混凝土下承式系杆拱桥+预应力混凝土箱梁。桥墩采用圆端形实体墩、承台接桩基础，桥台采用肋板台、承台接桩基础。该桥混凝土方量14080m3，其中桩基C30水下混凝土2909m3，承台、墩柱、盖梁C30普通混凝土3751m3,上部构造C50混凝土7778m3。
二、粉煤灰混凝土配合比设计
混凝土中掺加粉煤灰的方法有等量取代发、超量取代法和外加法；除Ⅰ级灰以外，一般不宜采用等量取代法。当混凝土超强较大或配制大体积混凝土时，可选用等量取代法。选用超量取代法时，超量系数可按下表选用。薄壁混凝土结构应取较低限；一般结构宜取低限；大体积结构可取中、高限；重要程结工构的粉煤灰超量系数应通过试验确定。以改善拌合物工作性为主时，可采用外加法。三种掺用粉煤灰的方法均必须经过试验后，满足要求后，方可在实际桥梁结构工程中使用。
但是随着粉煤灰掺量的增加，混凝土早期强度受到影响，早期强度发展较缓慢，但随着龄期的增加，粉煤灰的活性逐渐发挥出来，混凝土抗压强度还一直有较大程度增长，这对提高混凝土强度的保证率是非常有利的。需水量与粉煤灰的细度、烧失量也有一定的关系，一般来说粉煤灰需水量越小，对混凝土性能越有利。粉煤灰越细，需水量越小；烧失量越大，需水量也越大。所以粉煤灰的需水量指标可以综合反映出粉煤灰的性能。
从配合比设计与性能研究的结果来看，掺加粉煤灰和高性能减水剂是降低水泥的水化放热速率和放热峰值的最有效办法，用硅酸盐水泥掺入一定比例的粉煤灰，可以配出可以控温的混凝土，其水泥水化放热速率和放热峰值都较低，并能克服泌水和收缩的缺点。掺加一定比例的粉煤灰，可以解决水化热峰值的推迟，混凝土绝热升温降低。
三、粉煤灰混凝土的长期性能和耐久性能
1.抗冻性能
抗冻性能良好，使用粉煤灰砂浆配制的砂浆抗冻性优于普通砂浆，15次冻融循环的强度损失不超过20%，可满足建筑的抗冻要求。经我们对使用多年的用粉煤灰砂浆粉砌筑的建筑物实际调查，还没有发现冻害现象。
2.抗渗性能
粉煤灰混凝土比基准混凝土，抗渗性能有所提高，这在于火山灰反应，使普通混凝土内性能不稳定的氢氧化钙转为结构上致密，性能上稳定的胶凝物质，使其提高了混凝土的抗渗性。
干缩性
粉煤灰混凝土比基准混凝土的收缩值小，两者收缩发展情况基本相近。混凝土的收缩与混凝土的拌和用水量和浆体体积有关，用水量越少，收缩也越小。优质的粉煤灰需水量比小于100%，拌和水量的减少使掺粉煤灰混凝土28d后的自干燥收缩和干燥收缩都小。粉煤灰混凝土的干缩也随粉煤灰掺量的提高而降低。
钢筋粘结力
粉煤灰混凝土比基准混凝土钢筋粘结力有所提高。这是由于粉煤灰混凝土比基准混凝土胶结料明显增多，均匀性较好，因而增强了其粘结强度。粉煤灰混凝土的强度与粉煤灰的火山灰性质有关，粉煤灰混凝土3天、7天龄期的抗压强度显著地低于未基准混凝土，但随着龄期的增加，抗压强度逐渐接近并超过基准混凝土的抗压强度，粉煤灰混凝土的后期强度则大于基准混凝土的强度。
四、粉煤灰混凝土的施工
粉煤灰的种类和掺量对混凝土的用水量影响很大。因为并不是所有的粉煤灰都有减水作用，即使是有减水作用的粉煤灰，也有一定的减水范围，而且不同粉煤灰，其掺量影响也不同。掺粉煤灰时，外加剂的选用应先通过试验，粉煤灰应与外加剂相适应。还有需要注意的是，无论是抑制硫酸盐的腐蚀，还是抑制碱-集料反应，粉煤灰只有低钙（CaO≤10%）的才有效。
粉煤灰和硅粉或磨细矿渣的复合使用在HPC和HSC中有良好的效果。由于粉煤灰对混凝土的收缩影响很小，在HPC和HSC中复合掺入粉煤灰和硅粉或磨细矿渣，可以补偿硅粉或磨细矿渣所引起的混凝土收缩，同时，硅粉和磨细矿渣还可以提高混凝土的早期强度。
粉煤灰混凝土在进行浇筑施工时应严格控制其塌落度，避免塌落度过大；同时，在保证充分振捣的前提下，要防止混凝土的过振，过振将使混凝土表面出现明显的粉煤灰浮浆层，影响混凝土的强度、耐久性及外观。
粉煤灰混凝土应及早开始养护，但与水泥混凝土所进行的湿养护不同的是粉煤灰混凝土只需要及早用塑料薄膜或喷洒养护剂覆盖，以免水分从表面蒸发，致使处于表面层的粉煤灰因缺水而不能进行二次水化，从而导致表面层微结构疏松，并为内部水分进一步蒸发提供通道，导致粉煤灰混凝土的密实性下降。而如果对刚硬化不久的粉煤灰混凝土进行浇水等湿养护，尤其是在水胶比较大或者温度较低时，会使表层混凝土水胶比加大，同样也会形成疏松的结构，并使水分不断向里渗透，对混凝土整体性能造成类似的影响。这就是长期以来许多粉煤灰混凝土试验研究得出粉煤灰掺量增大时，性能下降的重要原因。在低温季节施工，要采取早强和保温措施，粉煤灰混凝土表面最低温度不得低于5℃，以使混凝土尽快获得所需的强度。
五、粉煤灰混凝土在工程上应用
为了进一步了解在混凝土中掺入粉煤灰后，对混凝土强度情况及验证试验结果的可行性，我们在平凉市双桥路泾河大桥上进行了应用，该项目在混凝土配合比设计中，通过基准混凝土配合比、不同掺量粉煤灰混凝土配合比的反复试验，对比分析后采用最佳掺量的粉煤灰混凝土配合比，既满足了施工要求，保证了工程质量要求，同时降低了工程成本，还取得了一定的经济效益。现场施工人员普遍反映，粉煤灰混凝土和易性好，振捣方便，脱模后，混凝土表面光滑，效果良好。
结语
在水混凝土中适当地掺入粉煤灰后，改善了砼的工作性能，降低了泌水率和水泥水化速度，同时也提高了混凝土的可泵性，提高了桥梁的工程质量，保护环境，取得了可观的社会效益和经济效益。粉煤灰混凝土在公路桥梁工程施工中值得推广。
参考文献
[1]公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南.人民交通出版社.2006.3.
[2]中华人民共和国行业标准：公路桥涵施工规范(JTGTF50-2011).
[3]覃维祖.粉煤灰在混凝土中的应用.粉煤灰综合利用.2000.3
[4]普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000).中国建筑工业出版社.
关键词：粉煤灰；混凝土；耐久性；应用技术
Abstract: in this paper, the application of fly ash concrete in bridge engineering in the research of the system, and the extension of the fly ash utilization way, to make full use of fly ash, improve the concrete performance, save the project cost, reduce the pollution of the environment is of great significance. Look from economic benefits, the strength and durability of fly ash concrete in the same conditions, on the one hand save cement, save energy, and can improve the concrete performance, has certain economic benefits, on the other hand can reduce environmental pollution, less arable land, has the good social efficiency.
Key words: fly ash; Concrete; Durability; Application of technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
粉煤灰作为一种工业废料，呈灰色粉末，具有微集料效应、填充效应、火山灰效应，粉煤灰主要有海绵体和铝酸盐玻璃微珠矿物组成，这些玻璃呈圆球状，表面光滑，粒度小，质地细密，比表面积小，能与集料的接触点起轴承效果，使混凝土的流动度提高。同时，粉煤灰颗粒比水泥小，均匀分布在水泥颗粒中，能释放出更多的浆体来润湿集料颗粒，阻止水泥颗粒粘聚，改善混凝土的粘聚性，减少离析。在现代混凝土中，粉煤灰与水泥、集料、水、外加剂同样重要，已经成为非常重要的一个组分。优质粉煤灰合理地应用于公路桥梁工程中，不但能代替部分水泥，节省工程造价，还可以有效改善和提高新拌混凝土的和易性、改善可泵性、提高耐久性、增强抗裂性。
工程概况
平凉市双桥路泾河大桥长度为337.98m。梁宽度24.4m，其中主车道16.0m，人行道两侧各2.0m，设施带两侧各2.2m，桥面为双向四车道。大桥上部结构采用1×20m+5×55m+1×20m预应力混凝土箱梁+预应力混凝土下承式系杆拱桥+预应力混凝土箱梁。桥墩采用圆端形实体墩、承台接桩基础，桥台采用肋板台、承台接桩基础。该桥混凝土方量14080m3，其中桩基C30水下混凝土2909m3，承台、墩柱、盖梁C30普通混凝土3751m3,上部构造C50混凝土7778m3。
二、粉煤灰混凝土配合比设计
混凝土中掺加粉煤灰的方法有等量取代发、超量取代法和外加法；除Ⅰ级灰以外，一般不宜采用等量取代法。当混凝土超强较大或配制大体积混凝土时，可选用等量取代法。选用超量取代法时，超量系数可按下表选用。薄壁混凝土结构应取较低限；一般结构宜取低限；大体积结构可取中、高限；重要程结工构的粉煤灰超量系数应通过试验确定。以改善拌合物工作性为主时，可采用外加法。三种掺用粉煤灰的方法均必须经过试验后，满足要求后，方可在实际桥梁结构工程中使用。
但是随着粉煤灰掺量的增加，混凝土早期强度受到影响，早期强度发展较缓慢，但随着龄期的增加，粉煤灰的活性逐渐发挥出来，混凝土抗压强度还一直有较大程度增长，这对提高混凝土强度的保证率是非常有利的。需水量与粉煤灰的细度、烧失量也有一定的关系，一般来说粉煤灰需水量越小，对混凝土性能越有利。粉煤灰越细，需水量越小；烧失量越大，需水量也越大。所以粉煤灰的需水量指标可以综合反映出粉煤灰的性能。
从配合比设计与性能研究的结果来看，掺加粉煤灰和高性能减水剂是降低水泥的水化放热速率和放热峰值的最有效办法，用硅酸盐水泥掺入一定比例的粉煤灰，可以配出可以控温的混凝土，其水泥水化放热速率和放热峰值都较低，并能克服泌水和收缩的缺点。掺加一定比例的粉煤灰，可以解决水化热峰值的推迟，混凝土绝热升温降低。
三、粉煤灰混凝土的长期性能和耐久性能
1.抗冻性能
抗冻性能良好，使用粉煤灰砂浆配制的砂浆抗冻性优于普通砂浆，15次冻融循环的强度损失不超过20%，可满足建筑的抗冻要求。经我们对使用多年的用粉煤灰砂浆粉砌筑的建筑物实际调查，还没有发现冻害现象。
2.抗渗性能
粉煤灰混凝土比基准混凝土，抗渗性能有所提高，这在于火山灰反应，使普通混凝土内性能不稳定的氢氧化钙转为结构上致密，性能上稳定的胶凝物质，使其提高了混凝土的抗渗性。
干缩性
粉煤灰混凝土比基准混凝土的收缩值小，两者收缩发展情况基本相近。混凝土的收缩与混凝土的拌和用水量和浆体体积有关，用水量越少，收缩也越小。优质的粉煤灰需水量比小于100%，拌和水量的减少使掺粉煤灰混凝土28d后的自干燥收缩和干燥收缩都小。粉煤灰混凝土的干缩也随粉煤灰掺量的提高而降低。
钢筋粘结力
粉煤灰混凝土比基准混凝土钢筋粘结力有所提高。这是由于粉煤灰混凝土比基准混凝土胶结料明显增多，均匀性较好，因而增强了其粘结强度。粉煤灰混凝土的强度与粉煤灰的火山灰性质有关，粉煤灰混凝土3天、7天龄期的抗压强度显著地低于未基准混凝土，但随着龄期的增加，抗压强度逐渐接近并超过基准混凝土的抗压强度，粉煤灰混凝土的后期强度则大于基准混凝土的强度。
四、粉煤灰混凝土的施工
粉煤灰的种类和掺量对混凝土的用水量影响很大。因为并不是所有的粉煤灰都有减水作用，即使是有减水作用的粉煤灰，也有一定的减水范围，而且不同粉煤灰，其掺量影响也不同。掺粉煤灰时，外加剂的选用应先通过试验，粉煤灰应与外加剂相适应。还有需要注意的是，无论是抑制硫酸盐的腐蚀，还是抑制碱-集料反应，粉煤灰只有低钙（CaO≤10%）的才有效。
粉煤灰和硅粉或磨细矿渣的复合使用在HPC和HSC中有良好的效果。由于粉煤灰对混凝土的收缩影响很小，在HPC和HSC中复合掺入粉煤灰和硅粉或磨细矿渣，可以补偿硅粉或磨细矿渣所引起的混凝土收缩，同时，硅粉和磨细矿渣还可以提高混凝土的早期强度。
粉煤灰混凝土在进行浇筑施工时应严格控制其塌落度，避免塌落度过大；同时，在保证充分振捣的前提下，要防止混凝土的过振，过振将使混凝土表面出现明显的粉煤灰浮浆层，影响混凝土的强度、耐久性及外观。
粉煤灰混凝土应及早开始养护，但与水泥混凝土所进行的湿养护不同的是粉煤灰混凝土只需要及早用塑料薄膜或喷洒养护剂覆盖，以免水分从表面蒸发，致使处于表面层的粉煤灰因缺水而不能进行二次水化，从而导致表面层微结构疏松，并为内部水分进一步蒸发提供通道，导致粉煤灰混凝土的密实性下降。而如果对刚硬化不久的粉煤灰混凝土进行浇水等湿养护，尤其是在水胶比较大或者温度较低时，会使表层混凝土水胶比加大，同样也会形成疏松的结构，并使水分不断向里渗透，对混凝土整体性能造成类似的影响。这就是长期以来许多粉煤灰混凝土试验研究得出粉煤灰掺量增大时，性能下降的重要原因。在低温季节施工，要采取早强和保温措施，粉煤灰混凝土表面最低温度不得低于5℃，以使混凝土尽快获得所需的强度。
五、粉煤灰混凝土在工程上应用
为了进一步了解在混凝土中掺入粉煤灰后，对混凝土强度情况及验证试验结果的可行性，我们在平凉市双桥路泾河大桥上进行了应用，该项目在混凝土配合比设计中，通过基准混凝土配合比、不同掺量粉煤灰混凝土配合比的反复试验，对比分析后采用最佳掺量的粉煤灰混凝土配合比，既满足了施工要求，保证了工程质量要求，同时降低了工程成本，还取得了一定的经济效益。现场施工人员普遍反映，粉煤灰混凝土和易性好，振捣方便，脱模后，混凝土表面光滑，效果良好。
结语
在水混凝土中适当地掺入粉煤灰后，改善了砼的工作性能，降低了泌水率和水泥水化速度，同时也提高了混凝土的可泵性，提高了桥梁的工程质量，保护环境，取得了可观的社会效益和经济效益。粉煤灰混凝土在公路桥梁工程施工中值得推广。
参考文献
[1]公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南.人民交通出版社.2006.3.
[2]中华人民共和国行业标准：公路桥涵施工规范(JTGTF50-2011).
[3]覃维祖.粉煤灰在混凝土中的应用.粉煤灰综合利用.2000.3
[4]普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000).中国建筑工业出版社.