粉煤灰混凝土

出处:按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《新编常用建筑材料简明手册》第41页(7393字)

1.粉煤灰的质量指标

1)用于混凝土中的粉煤灰质量的指标划分为三个等级。其质量指标应符合表2-30的规定。

表2-30 粉煤灰质量指标的分级%

2)干排法获得的粉煤灰,其含水量不宜大于1%;湿排法获得的粉煤灰,其质量应均匀。

3)主要用于改善混凝土和易性所采用的粉煤灰,可不受《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ 146)的限制。

2.粉煤灰混凝土的工程应用

1)粉煤灰用于混凝土工程可根据等级,按下列规定应用:

①Ⅰ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土。

②Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。

③Ⅲ级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30及以上的无筋粉煤灰混凝土,宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。

④用于预应力钢筋混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级,如经试验论证,可采用比上述“①”、“②”、“③”规定低一级的粉煤灰。

2)粉煤灰用于跨度小于6m的预应力钢筋混凝土时,放松预应力前,粉煤灰混凝土的强度必须达到设计规定的强度等级,且不得小于20MPa。

3)配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐和抗软水侵蚀混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下工程混凝土、水下工程混凝土、压浆混凝土及碾压混凝土等,宜掺用粉煤灰。

4)根据各类工程和各种施工条件的不同要求,粉煤灰可与各类外加剂同时使用。外加剂的适应性及合理掺量应由试验确定。

5)粉煤灰用于下列混凝土时,应采取相应措施:

①粉煤灰用于要求高抗冻融性的混凝土时,必须掺入引气剂;

②粉煤灰混凝土在低温条件下施工时,宜掺入对粉煤灰混凝土无害的早强剂或防冻剂,并应采取适当的保温措施;

③用于早期脱模、提前负荷的粉煤灰混凝土,宜掺用高效减水剂、早强剂等外加剂。

3.粉煤灰混凝土配合比设计和粉煤灰取代水泥的最大限量

(1)粉煤灰混凝土配合比设计

1)粉煤灰混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离差系数等指标,应与基准混凝土相同,其取值应按有关标准规范执行。

2)粉煤灰混凝土设计强度等级的龄期,地上工程宜为28d;地面工程宜为28d或60d;地下工程宜为60d或90d;大体积混凝土工程宜为90d或180d。在满足设计要求的条件下,以上各种工程采用的粉煤灰混凝土,其强度等级龄期也可采用相应的较长龄期。

3)混凝土中掺用粉煤灰可采用等量取代法、超量取代法和外加法。粉煤灰混凝土配合比设计,应按绝对体积法计算。

4)当粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法时,超量系数可按表2-31选用;当混凝土超强较大或配制大体积混凝土时,可采用等量取代法;当主要为改善混凝土的和易性时,可采用外加法。

5)粉煤灰的含水率大于1%时,应从粉煤灰混凝土配合比用水量中扣除。粉煤灰混凝土中掺入引气剂时,其增加的空气体积应在配合比设计的混凝土体积中扣除。

表2-31 粉煤灰的超量系数

(2)粉煤灰取代水泥的最大限量

1)粉煤灰在各种混凝土中取代水泥的最大限量(以重量计算)应符合表2-32的规定。

表2-32 粉煤灰取代水泥的最大限量

2)当钢筋混凝土中钢筋保护层厚度小于5cm时,粉煤灰取代水泥的最大限量,应比表2-32的规定相应减少5%。

4.粉煤灰混凝土的施工

1)粉煤灰掺入混凝土中的方式,可采用干掺或湿掺。其掺入方法应符合下列要求:

①干掺时,干粉煤灰单独计量,与水泥、砂、石、水等材料按规定次序加入搅拌机进行搅拌;

②湿掺时,先将粉煤灰配制成粉煤灰与水及外加剂的悬浮浆液,与砂、石等材料按规定次序加入搅拌机进行搅拌。

2)使用干态或湿态粉煤灰应以重量计量,称量误差不得超过±2%。粉煤灰中的含水量,应在拌合水中扣除。

3)粉煤灰混凝土拌合物必须搅拌均匀,其搅拌时间应比基准混凝土延长10~30s。

4)粉煤灰混凝土浇筑时,不得漏振或过振。振捣后的粉煤灰混凝土表面,不得出现明显的粉煤灰浮浆层。

5)粉煤灰混凝土振捣完毕后,应加强养护,混凝土表面宜加遮盖,并保持湿润。暴露的潮湿养护时间,不得少于14d;干燥或炎热气候条件下的潮湿养护时间,不得少于21d。

6)粉煤灰混凝土在低温条件下施工时应加强表面保温,粉煤灰混凝土表面的最低温度不得低于5℃。寒潮冲击情况下,日降温幅度大于8℃时,应加强粉煤灰混凝土表面的保护,防止产生裂缝。

7)蒸养粉煤灰混凝土,应符合下列要求:

①成型后热预养温度不宜高于45℃;预养(静停)时间不得少于1h;常温预养时,其预养时间应适当延长。

②蒸养时的升温速度宜为15~20℃/h;恒温温度宜为85~90℃;降温速度宜为35~45℃/h。

③蒸养粉煤灰混凝土的养护周期,宜为8~10h。

5.粉煤灰混凝土的检验

1)粉煤灰混凝土的质量,应以坍落度或工作度、抗压强度进行检验。引气剂的粉煤灰混凝土,应增测含气量。有特殊要求时,还应增测其他相应的检验项目。

2)现场施工粉煤灰混凝土的坍落度或工作度的检验,每班至少应测定两次,其测定值允许偏差应为±2cm。

3)粉煤灰混凝土抗压强度的检验,应符合下列规定:

①非大体积粉煤灰混凝土每拌制100m3,至少成型一组试块;大体积粉煤灰混凝土每拌制500m3,至少成型一组试块;不足上列规定数量时,每班至少成型一组试块。

②用边长15cm的立方体试块,在标准养护条件下所得的抗压强度极限值作为标准。

③每组3个试块试验结果的平均值,作为该组试块强度代表值。当3个试块的最大或最小强度值与中间值相比超过15%时,以中间值代表该组试块的强度值。

4)掺引气剂的粉煤灰混凝土,每班应至少测定两次含气量,其测定值的允许偏差应为±0.5%。

6.粉煤灰混凝土配合比计算方法

(1)基准混凝土配合比计算方法

1)根据混凝土结构设计要求的强度和标准差的计算方法。

①混凝土的试配强度,应按下列公式计算:

Rh=R00 (2-14)

式中 Rh——混凝土的试配强度;

R0——混凝土设计要求的强度;

σ0——混凝土标准差。

当施工单位具有30组以上混凝土试配强度的历史资料时,σ0可按下式求得:

式中 Ri——第Ri组的试块强度;

Rn——n组试块强度的平均值。

当施工单位无历史统计资料时,σ0可按表2-33取值。

表2-33 混凝土强度标准差

②根据试配强度Rh,应按下式计算水灰比值:

式中 Rc——水泥的实际强度,MPa;

——混凝土的灰水比;

A、B——试验系数。当缺乏A、B试验系数时,可按下列数值取用。采用碎石时,A=0.46,B=0.52;采用卵石时,A=0.48,B=0.61(仅适用于骨料为干燥状态)。

③根据骨料最大粒径及混凝土坍落度选用用水量(W0),可按表2-34选用。

表2-34 混凝土用水量

④根据水灰比、粗骨料最大粒径及砂细度模数选用砂率,可按表2-35选用。

表2-35 混凝土砂率

⑤水泥的用量(C0),应按下式计算:

⑥水泥浆的体积(Vp),应按下式计算:

式中 γc——水泥比重。

⑦砂和石料的总体积(VA),应按下式计算:

VA=1000(1-a)-Vp (2-19)

式中 a——混凝土含气量(%),不掺外加剂的混凝土,当骨料最大粒径为20mm时,可取2%;40mm时可取1%;80mm和150mm时可忽略不计。

⑧砂料的重量(S0),应按下式计算:

S0=VA·Qs·γs (2-20)

式中 γs——砂料比重;

Qs——砂率,%。

⑨石料的重量(G0),应按下式计算:

G0=VA·(1-Qs)·γg (2-21)

式中 γg——石料比重。

2)根据混凝土结构设计要求的强度(R0)和强度保证率(P)及离差系数(Cv)的计算方法。

①计算出要求的试配强度:

混凝土试配强度应等于设计强度(R0)乘以系数K,K值与混凝土强度保证率和离差系数有关,可按表2-36查得。

表2-36 K值表

表中P值根据结构物类型和重要性,由设计单位规定。

Cv值由混凝土施工质量水平决定,可预先选用。当混凝土强度在20MPa及以上时可选用0.15;在20MPa以下时可选用0.20。以后根据施工资料调整。Cv值应按下列方法计算:

a.计算平均强度Rm(总体强度的特征值),指同一强度等级的混凝土若干组试件抗压强度的算术平均值,应按下列公式计算:

式中 Ri——每组试件的平均极限抗压强度;

n——试件的组数。

b.混凝土强度的标准差σ0,应按下列公式计算:

c.混凝土强度的离差系数Cv,应按下列公式计算:

②水灰比、用水量、砂率、水泥用量及砂料石料重量的计算或选用方法与上述“1)”中“②”至“⑨”的内容相同。

③基准混凝土配合比各种材料用量为:C0、W0、S0、G0

(2)等量取代法配合比计算方法

1)选定与基准混凝土相同或稍低的水灰比。

2)根据确定的粉煤灰等量取代水泥量(f%)和基准混凝土水泥用量(C0),应按下式计算粉煤灰用量(F)和粉煤灰混凝土中的水泥量(G):

F=C0·f(%) (2-25)

C=G0-F (2-26)

3)粉煤灰混凝土的用水量(W),应按下式计算:

4)水泥和粉煤灰的浆体体积(Vp),应按下式计算:

式中 γf——粉煤灰比重。

5)砂料和石料的总体积(VA),应按下式计算:

VA=1000(1-a)-Vp (2-29)

6)选用与基准混凝土相同或稍低的砂率(Qs)、砂料(S)和石料(G)的重量,应按下式计算:

S=VA·Qs·γs (2-30)

G=VA·(1-Qs)·γg (2-31)

7)等量取代法粉煤灰混凝土配合比各种材料用量为:C、F、W、S、G。

(3)超量取代法配合比计算方法

1)根据基准混凝土计算出的各种材料用量(C0、W0、S0、G0),选取粉煤灰取代水泥率(f%)和超量系数(K),对各种材料进行计算调整。

2)粉煤灰取代水泥量(F)、总掺量(Ft)及超量部分重量(Fe),应按下式计算:

F=C0·f(%) (2-32)

Ft=K·F (2-33)

Fe=(K-1)·F (2-34)

3)水泥的重量(C),应按下式计算:

C=C0-F (2-35)

4)粉煤灰超量部分的体积应按下式计算,即在砂料中扣除同体积的砂重,求出调整后的砂重(Se):

5)超量取代粉煤灰混凝土的各种材料用量为:C、Ft、Se、W0,G0

(4)外加法配合比计算方法

1)根据基准混凝土计算出的各种材料用量(C0、W0、S0、G0),选定外加粉煤灰掺入率(fm%),对各种材料进行计算调整。

2)外加粉煤灰的重量(Fm),应按下式计算:

Fm=G0·fm(%) (2-37)

3)外加粉煤灰的体积,应按下式计算,即在砂料中扣除同体积的砂重,求出调整后的砂重(Sm):

4)外加粉煤灰混凝土的各种材料用量为:C0、Fm、Sm、W0、G0

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