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摘要：粉煤灰在混凝土中具有三种效应功能，即“活性效应”、“形态效应”和“微骨料效应”。粉煤灰的“活性效应”也称火山灰效应，指粉煤灰中活性成分二氧化硅、三氧化二铁等与氢氧化钙发生反应（俗称“二次水化反应”），生成水化硅酸钙等，消耗了混凝土中薄弱的氢氧化钙结晶，大大降低了混凝土内部孔隙率，改善了混凝土孔结构，提高了混凝土强度和密实性。“形体效应”反映在粉煤灰的矿物组成主要是海绵玻璃体和铝硅酸盐玻璃微珠，其表面光滑，在混凝土中具有滚珠轴承作用，改善了混凝土的工作性。“微集料效應”指粉煤灰的微细颗粒填充在水泥颗粒之间的缝隙中，改善混凝土的微观结构，增强了混凝土密实性。同时，粉煤灰微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，阻止了水泥颗粒粘聚，有利于混合物的水化，减少了用水量，使混凝土不离析不泌水，改善了混凝土的粘聚性和可泵性。
关键词：脱硫粉煤灰 泵送混凝土 设计方案 工程实践
中图分类号：TF704文献标识码： A 文章编号：
1 由于具有上述效应功能，混凝土掺入粉煤灰后，混凝土的许多重要性能得到明显改善，主要包括以下三个方面：
（1）混凝土拌合物工作性能得到改善
试验证明，掺加了粉煤灰的混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性要明显优于不掺加粉煤灰的混凝土，且粉煤灰混凝土拌合物坍落度及坍落扩展度的经时损失也明显小于不掺加粉煤灰的混凝土，这对需要运输过程的预拌混凝土特别有利。
（2）混凝土的温升降低
掺加粉煤灰后可降低水泥用量，且粉煤灰二次水化反应时放热量很小，从而降低了因水泥水化反应形成的混凝土内部的温升，可明显减少混凝土的温度裂缝，这对大体积混凝土施工及暑期混凝土施工特别有利。
（3）混凝土的耐久性提高
由于粉煤灰二次水化反应，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性能、抗硫酸盐腐蚀性能。同时，由于粉煤灰颗粒可以吸附水泥中的碱，因此能很好抑制混凝土的碱-骨料反应。
为了环保需要，我国强制要求燃煤电厂对二氧化硫排放进行脱硫治理，通过调查发现，脱硫粉煤灰普遍出现了三氧化硫含量极低、需水量很大的现象，由于这两个指标数值的大波动，给混凝土拌合物的生产、施工、验收带来了很大的难度。
试验证明，粉煤灰需水量比和三氧化硫的含量分别为87%～95%和1.8%～2.2%时；混凝土配比验证较适宜、外加剂掺量宜控制、生产加工较稳定、浇捣养护较方便、质量通病较少出现。而掺入脱硫粉煤灰配制的混凝土却出现了与上述情况不一致现象，主要表现为掺入脱硫粉煤灰后，胶凝材料与外加剂的适应性差，混凝土的流动性不好，坍落度损失大，强度值偏低。
2 脱硫粉煤灰配制泵送混凝土试验情况
以下是在配合比和原材料完全一致的条件下，采用普通Ⅱ级粉煤灰和脱硫Ⅱ级粉煤灰进行比对试验得到的试验结果：
（1）原材料情况
水泥：某水泥厂P.S 32.5水泥。
粉煤灰：某电厂普通Ⅱ级粉煤灰和大脱硫Ⅱ级粉煤灰。
外加剂：某外加剂厂，NF-2泵送剂。
石子：济南 碎石 10-20mm。
砂子：泰安中砂。
饮用水。
试验时所有原材料均处于干燥状态。
（2）配合比
备注：编号C1配合比使用的是普通Ⅱ级粉煤灰，编号C2配合比使用的是大脱硫Ⅱ级粉煤灰，
（3）试验结果
通过上述试验结果分析，说明脱硫Ⅱ级粉煤灰影响了混凝土的和易性与强度。所以，在混凝土配合比中如掺加脱硫Ⅱ级粉煤灰，就必须认真解决上述问题。
为此，我们首先与外加剂厂取得了联系，让厂家根据我们提供的原材料和配合比，对外加剂的组分和性能进行调配，以改善外加剂与胶凝材料（水泥+脱硫Ⅱ级粉煤灰）的适应性，然后让外加剂厂家拿出他们认为适应性最好的外加剂，让我们再一次进行试验。试验结果表明，使用组分和性能调配后的外加剂对混凝土的和易性有改善，但效果有限。如果要在工程中使用脱硫Ⅱ级粉煤灰，必须在此基础上，拿出更好地技术方案。
具体试验结果如下：
（1） 配合比
备注：泵送剂的组分和性能经过了调配。
（2） 试验结果
经过研究讨论，根据一些混凝土专家学者提出超叠加理论，笔者决定在不提高混凝土单方造价的基础上，将几种矿物掺合料复合在一起掺加到混凝土拌合物中，利用各种不同粒径的掺合料互相紧密填充的物理效应，来达到取长补短的目的，从而配制出满足施工要求的泵送预拌混凝土。
目前，使用较广泛的活性矿物掺和料主要有两种，它们是粉煤灰、矿渣粉。由于两种活性矿物掺合料的化学组成、结构状态、活性组分含量、细度等性态指标都不相同，各种掺合料都有其固有的特征性质。例如，掺入粉煤灰时，混凝土的早期强度降低，但后期及长期强度发展良好，同时，削温峰效应好，尤其适用于大体积混凝土的施工，抑制碱集料反应能力强，掺量增大时，材料的碱度储备可能不足，抗碳化性能亦可能降低；掺入矿渣时，其早期强度发展较好，但后期强度增长不如粉煤灰，矿渣的CaO含量很高，掺量可以达到（50~70%），且不会导致强度的急剧下降和碱度的大幅减少；综上所述，不同的掺和料，各有长短，应根据其特征性能及需要选择。
以下是在原配合比中增加矿渣粉后的试验结果：
（1）配合比
备注：泵送剂的组分和性能经过了调配。
（2）试验结果
从以上试验结果看，将使用脱硫Ⅱ级粉煤灰配制的混凝土应用于实际工程中，应该不会有问题。
3应用实例
1、工程概况
某工程为钢筋混凝土框架结构，建筑面积约5万m2，其中的部分基础，使用脱硫Ⅱ级粉煤灰配制的C30泵送混凝土。
2、配制混凝土的原材料
2.1水泥
某水泥厂生产的P.S 32.5水泥，经检测其细度、凝结时间、安定性、强度合格。
2.2粉煤灰
某电厂生产的脱硫Ⅱ级粉煤灰。
2.3 矿渣粉
某钢厂生产的S95级矿渣粉。
2.4 石子
济南石子，规格为5-25mm，含泥量1.6%，泥块含量0.3%，针片状含量12%。
2.5 泵送剂
某外加剂厂：NF-2泵送剂，PH值8.0，容重1.12g/ml，0.5h坍落度保留值为175mm，1h坍落度保留值为165mm，3d抗压强度比为105%，7d抗压强度比为115%，28d抗压强度比为126%。
2.6砂子
泰安黄中砂，细度模数2.6，含泥量1.6%，泥块含量0.5%。
2.7水
饮用水
3、混凝土施工配合比
3.1配合比
备注：湿砂，含水率5%
3.2实测工作性能
4、施工情况
混凝土施工时,是在混凝土公司配制，由运输车辆运送至施工现场,运送时间严格控制在40min之内。混凝土出厂时，由混凝土公司负责混凝土的出厂检验工作，确保出厂混凝土拌和物的性能满足合同及国家规范要求，混凝土进入施工现场后，由施工单位、监理单位、混凝土生产厂家三方配合，组织人员，对进场混凝土实施交货检验，对不符合要求的混凝土给予退货处理。
使用该配合比生产混凝土2600m3，,严格按照《预拌混凝土》（GB/T14902）中质量检验和验收的要求,留置了足够数量的混凝土试件,并进行了抗压强度的检测。试验结果证明,该批混凝土的质量满足合同和国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）的有关规定。
关键词：脱硫粉煤灰 泵送混凝土 设计方案 工程实践
中图分类号：TF704文献标识码： A 文章编号：
1 由于具有上述效应功能，混凝土掺入粉煤灰后，混凝土的许多重要性能得到明显改善，主要包括以下三个方面：
（1）混凝土拌合物工作性能得到改善
试验证明，掺加了粉煤灰的混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性要明显优于不掺加粉煤灰的混凝土，且粉煤灰混凝土拌合物坍落度及坍落扩展度的经时损失也明显小于不掺加粉煤灰的混凝土，这对需要运输过程的预拌混凝土特别有利。
（2）混凝土的温升降低
掺加粉煤灰后可降低水泥用量，且粉煤灰二次水化反应时放热量很小，从而降低了因水泥水化反应形成的混凝土内部的温升，可明显减少混凝土的温度裂缝，这对大体积混凝土施工及暑期混凝土施工特别有利。
（3）混凝土的耐久性提高
由于粉煤灰二次水化反应，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性能、抗硫酸盐腐蚀性能。同时，由于粉煤灰颗粒可以吸附水泥中的碱，因此能很好抑制混凝土的碱-骨料反应。
为了环保需要，我国强制要求燃煤电厂对二氧化硫排放进行脱硫治理，通过调查发现，脱硫粉煤灰普遍出现了三氧化硫含量极低、需水量很大的现象，由于这两个指标数值的大波动，给混凝土拌合物的生产、施工、验收带来了很大的难度。
试验证明，粉煤灰需水量比和三氧化硫的含量分别为87%～95%和1.8%～2.2%时；混凝土配比验证较适宜、外加剂掺量宜控制、生产加工较稳定、浇捣养护较方便、质量通病较少出现。而掺入脱硫粉煤灰配制的混凝土却出现了与上述情况不一致现象，主要表现为掺入脱硫粉煤灰后，胶凝材料与外加剂的适应性差，混凝土的流动性不好，坍落度损失大，强度值偏低。
2 脱硫粉煤灰配制泵送混凝土试验情况
以下是在配合比和原材料完全一致的条件下，采用普通Ⅱ级粉煤灰和脱硫Ⅱ级粉煤灰进行比对试验得到的试验结果：
（1）原材料情况
水泥：某水泥厂P.S 32.5水泥。
粉煤灰：某电厂普通Ⅱ级粉煤灰和大脱硫Ⅱ级粉煤灰。
外加剂：某外加剂厂，NF-2泵送剂。
石子：济南 碎石 10-20mm。
砂子：泰安中砂。
饮用水。
试验时所有原材料均处于干燥状态。
（2）配合比
备注：编号C1配合比使用的是普通Ⅱ级粉煤灰，编号C2配合比使用的是大脱硫Ⅱ级粉煤灰，
（3）试验结果
通过上述试验结果分析，说明脱硫Ⅱ级粉煤灰影响了混凝土的和易性与强度。所以，在混凝土配合比中如掺加脱硫Ⅱ级粉煤灰，就必须认真解决上述问题。
为此，我们首先与外加剂厂取得了联系，让厂家根据我们提供的原材料和配合比，对外加剂的组分和性能进行调配，以改善外加剂与胶凝材料（水泥+脱硫Ⅱ级粉煤灰）的适应性，然后让外加剂厂家拿出他们认为适应性最好的外加剂，让我们再一次进行试验。试验结果表明，使用组分和性能调配后的外加剂对混凝土的和易性有改善，但效果有限。如果要在工程中使用脱硫Ⅱ级粉煤灰，必须在此基础上，拿出更好地技术方案。
具体试验结果如下：
（1） 配合比
备注：泵送剂的组分和性能经过了调配。
（2） 试验结果
经过研究讨论，根据一些混凝土专家学者提出超叠加理论，笔者决定在不提高混凝土单方造价的基础上，将几种矿物掺合料复合在一起掺加到混凝土拌合物中，利用各种不同粒径的掺合料互相紧密填充的物理效应，来达到取长补短的目的，从而配制出满足施工要求的泵送预拌混凝土。
目前，使用较广泛的活性矿物掺和料主要有两种，它们是粉煤灰、矿渣粉。由于两种活性矿物掺合料的化学组成、结构状态、活性组分含量、细度等性态指标都不相同，各种掺合料都有其固有的特征性质。例如，掺入粉煤灰时，混凝土的早期强度降低，但后期及长期强度发展良好，同时，削温峰效应好，尤其适用于大体积混凝土的施工，抑制碱集料反应能力强，掺量增大时，材料的碱度储备可能不足，抗碳化性能亦可能降低；掺入矿渣时，其早期强度发展较好，但后期强度增长不如粉煤灰，矿渣的CaO含量很高，掺量可以达到（50~70%），且不会导致强度的急剧下降和碱度的大幅减少；综上所述，不同的掺和料，各有长短，应根据其特征性能及需要选择。
以下是在原配合比中增加矿渣粉后的试验结果：
（1）配合比
备注：泵送剂的组分和性能经过了调配。
（2）试验结果
从以上试验结果看，将使用脱硫Ⅱ级粉煤灰配制的混凝土应用于实际工程中，应该不会有问题。
3应用实例
1、工程概况
某工程为钢筋混凝土框架结构，建筑面积约5万m2，其中的部分基础，使用脱硫Ⅱ级粉煤灰配制的C30泵送混凝土。
2、配制混凝土的原材料
2.1水泥
某水泥厂生产的P.S 32.5水泥，经检测其细度、凝结时间、安定性、强度合格。
2.2粉煤灰
某电厂生产的脱硫Ⅱ级粉煤灰。
2.3 矿渣粉
某钢厂生产的S95级矿渣粉。
2.4 石子
济南石子，规格为5-25mm，含泥量1.6%，泥块含量0.3%，针片状含量12%。
2.5 泵送剂
某外加剂厂：NF-2泵送剂，PH值8.0，容重1.12g/ml，0.5h坍落度保留值为175mm，1h坍落度保留值为165mm，3d抗压强度比为105%，7d抗压强度比为115%，28d抗压强度比为126%。
2.6砂子
泰安黄中砂，细度模数2.6，含泥量1.6%，泥块含量0.5%。
2.7水
饮用水
3、混凝土施工配合比
3.1配合比
备注：湿砂，含水率5%
3.2实测工作性能
4、施工情况
混凝土施工时,是在混凝土公司配制，由运输车辆运送至施工现场,运送时间严格控制在40min之内。混凝土出厂时，由混凝土公司负责混凝土的出厂检验工作，确保出厂混凝土拌和物的性能满足合同及国家规范要求，混凝土进入施工现场后，由施工单位、监理单位、混凝土生产厂家三方配合，组织人员，对进场混凝土实施交货检验，对不符合要求的混凝土给予退货处理。
使用该配合比生产混凝土2600m3，,严格按照《预拌混凝土》（GB/T14902）中质量检验和验收的要求,留置了足够数量的混凝土试件,并进行了抗压强度的检测。试验结果证明,该批混凝土的质量满足合同和国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）的有关规定。