佛山市市政建設工程總公司　黃橋新

1、引言

　　隨著科學技術在各個行業、各個領域的深入發展及應用，人們對社會產品的使用性能的要求越來越高，而對其價格卻期望值越來越低。作為早已納入市場經濟的一大建材行業――商品混凝土，亦不例外。為了適應現代施工技術及建筑結構的要求，混凝土必然要向高性能高強度方向發展，即易澆注、易密實成型而不離析，長期力學性能與體積穩定性好，高強、高韌性，在嚴酷環境中使用壽命長等等。對于商品混凝土，由于競爭的激烈，為了在市場上尋找生存發展，必然要不斷的提高混凝土的性能以滿足客戶要求，還要不斷的想方設法降低其成本。要達到這一目的，一個最有效的方法是利用雙摻技術，選用合適的外加劑，摻入適量的粉煤灰來生產高性能混凝土。單一落后的純水泥混凝土不管從經濟上還是從技術上都是行不通的。可以說，目前粉煤灰已經成為商品混凝土行業不可缺少的一大原材料之一。早就有人提出外加劑是混凝土的第五組分，現在已經有人提出粉煤灰等活性材料是高性能混凝土的第六組分。下面通過試驗對粉煤灰在商品混凝土中的應用價值進行分析研究。

2、試驗方案

　　(1)試驗方法及目的

　　根據混凝土的強度等級及坍落度要求分別設計摻粉煤灰與不摻粉煤灰的兩種不同的配合比，對其試驗結果及直接材料成本進行比較，以分析粉煤灰在混凝土中的作用及其帶來的經濟效益。

　　(2)試驗原材料

　　水泥：三水河口“橋牌”Ⅱ型硅酸鹽水泥42.5R
　　砂：馬房中砂，Uf=2.7，含泥量0.8％，泥塊含量0.2％，吸水率0.5％
　　石：云浮碎石5～25mm連續粒級，針片狀含量6.7％，壓碎指標7.8％，含泥量0.3％，泥塊含量0.2％，吸水率0.3％
　　外加劑：廣州建筑寶JZB－4水劑，根據不同摻量減水率15～25％
　　粉煤灰：珠海港環保實業有限公司供應的Ⅱ型灰，45um方孔篩余量13.3％，需水量93％，燒失量1.87％
　　拌合水：飲用自來水

　　以上材料均符合現行國家規范要求，本試驗統一采用這一批材料，其中砂、石均為自然干燥狀態。

　　(3)混凝土配合比設計，見表1：(4)試驗檢測記錄，見表2：

　　(5)試驗結果分析比較

　　1)粉煤灰混凝土的需水量降低且工作性得到改善

　　比較表1、表2的試驗數據可以看出，粉煤灰混凝土拌合物比不摻粉煤灰的混凝土拌合物的用水量少6～7kg/m3，但它可以達到相近的坍落度，而且工作性更好。這首先得益于粉煤灰的顆粒形態效應，因為其顆粒基本上是由玻璃體及極少量碳粒組成，這些球狀玻璃體能顯著降低混凝土拌合物的屈服剪切應力，從而提高了拌合物的可塑性及流動性。其次是粉煤灰的容重比水泥輕，用它替代部分水泥后，使混凝土伴合物獲得更多的膠凝漿體體積，增加了其粘聚性。再是粉煤灰中的微珠顆粒彌補了混凝土中細粉部分的不足，對泌水通道起到堵截作用，從而提高了新拌混凝土的保水性。另外粉煤灰的細微顆粒填充于混凝土中不夠致密的孔隙中，不但使混凝土體系的顆粒級配更趨合理，而且使原本填充于孔隙中的水分得以釋放出來。因此粉煤灰能使混凝土的水膠比降低、工作性提高，這對于配制生產高性能高強混凝土是很有利的。

　　2)粉煤灰混凝土的坍落度經時損失變少從表2我們可以看出，粉煤灰混凝土拌合物的坍落度經時損失比不摻粉煤灰的混凝土拌合物少。這是由于粉煤灰混凝土的水泥用量較少且粉煤灰初期的化學“惰性”可降低混凝土的水化熱，延緩了其水化硬化速度；而且粉煤灰的物理特性對混凝土有一定的塑化作用。因此粉煤灰混凝土經過一定的時間后還能保持比較好的流動性及可泵性。

　　3)粉煤灰混凝土的強度有更好的發展、抗滲性能更高

　　從表2的抗壓強度檢驗值來看，粉煤灰混凝土的強度除3d強度稍低于不摻粉煤灰的混凝土強度外，中后期如7d、28d、60d的強度都趕上、甚至超出后者。另外從表2的最大抗滲檢驗水壓來看，粉煤灰混凝土的抗滲性能比不摻粉煤灰的混凝土要好得多。說明粉煤灰混凝土不但強度能得到更好的發展，而且抗滲性能也有大幅度提高。根據很多其他試驗研究表明，這是因為粉煤灰對混凝土還能起到如下幾個作用：

　　其一，粉煤灰能有效地降低混凝土的水膠比，同時使之具有更好工作性，提高了混凝土的勻質性及致密性。

　　其二，在混凝土拌合物中摻入粉煤灰后能破壞水泥漿體的絮凝結構，使水泥顆粒更好均勻分散；同時粉煤灰混凝土的水膠比雖低，但水灰比卻足夠大。這使得水泥能更好更徹底的進行水化反應，從而使粉煤灰混凝土的中后期強度比純水泥混凝土得到更好的發展。

　　其三，粉煤灰改善了混凝土的薄弱環節――過渡區。首先是粉煤灰的微珠顆粒填充了水泥漿體與骨料界面區附近較大的空隙，其次是粉煤灰的活性成分SiO2和Al2O3和Ca(OH)2進行二次反應生成穩定的膠凝物質，減少了化學性質不穩定的Ca(OH)2晶體在界面區長大、富集。這使得水泥漿體與骨料間的黏結強度得到更好的發展，從而提高了整個混凝土結構的強度及其密實性。

　　其四，由于粉煤灰能降低混凝土內部的水化溫升，使混凝土水化硬化初期的收縮減少，減少了收縮裂縫的產生，從而使混凝土的強度能順利發展，抗滲性、耐久性也相應得到了提高。

　　4)粉煤灰混凝土的直接材料成本降低

　　從表2的直接成本比較可知，由于粉煤灰的價格比水泥便宜，用粉煤灰替代部分水泥配制生產商品混凝土每方可節約成本4～7元錢，其帶來的經濟效益是相當可觀的。

　　3、生產粉煤灰混凝土的潛在技術經濟價值

　　(1)減少環境污染，促進環保建設

　　據統計，每燃燒一噸煤粉大約可以排出150～250公斤的粉煤灰，現在我國發電廠每年的粉煤灰排放量超過1億噸。粉煤灰若不能加以很好的利用而直接排入江河湖泊，就會污染環境、堵塞江河、占用農田。

　　對粉煤灰的利用一方面減少了粉煤灰直接對環境的污染；另一方面由于用粉煤灰取代了部分水泥后，減少了對水泥的消耗，從而減少了生產水泥帶來的環境污染及對農田、綠色山野的開掘破壞。從這個角度說，生產粉煤灰混凝土實際上間接對環保建設做出重大的貢獻。

　　(2)促進國民經濟可持續發展

　　生產粉煤灰混凝土不僅可以減污染、節省水泥，還可以減少再生資源浪費與能源消耗，這對于維持生態平衡及促進國民經濟可持續發展都具有深遠的意義。

　　4、小結

　　粉煤灰是一種可利用的、具有潛在技術經濟效益的工業廢渣，只要我們充分利用不斷進步的混凝土生產技術，在商品混凝土中對它進行合理的應用，不僅會給自身帶來巨大的技術經濟效益，還會為國民帶來良好的社會效益。我公司的混凝土供應站由于充分利用粉煤灰配制生產商品混凝土，既降低了成本，又提高了質量，在市場上保持著相當好的競爭力。