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第一届中国粉煤灰综合利用技术高级论坛 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION 粉煤灰在混凝土中的应用 覃维祖清华大学土木工程系 一、概述 早在2000多年前的古罗马时期。人类就用火…灰与石灰混合作为胶凝材料。建造了许多雄伟的建筑 物，例如万神殿，其直径为44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的 混凝土；还有闻名于世的圆形剧场等，这些建筑现在仍然安然无恙，2000年还有报道意大利人正在翻修网 形剧场，准备在那里面举行盛大的演出。今天在混凝土中掺用的粉煤灰，也是一种火…灰材料，大量的实 践证明：掺用粉煤灰的混凝土，其长期性能得到大幅度的改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义。 现在作为混凝土主要胶凝材料的硅酸盐水泥，同样是以石灰石和粘土为主要原料经过煅烧生成的。它 问世于19世纪的30年代，至今尚不到200年历史，因此用硅酸盐水泥配制成混凝土建造的各种建筑物最 长只有100多年，而周内近些年修建的一些土木丁程结构物运行不多年，就出现各种病害，甚至很快就遭 到严重的破坏。例in：It；京的西直门立交桥，运行仅20年就不得不拆除重建；更有甚者，据某省交通科研 所一位所长坦言，那里的混凝土路面运行三年不坏的很少1 80年代初，美国佛罗里达州建造了一座非常宏伟的跨海大桥，在该桥的建设过程中，考虑到周围的侵 蚀性环境，在混凝土里掺用了大量粉煤灰，工程质量有很大改善。因而在1983年修订规范时，对原来随 意使用粉煤灰的规定进行了修订…。新规范(S．346)规定：在中度以上侵蚀环境中的桥梁上部结构，包 括预应力构件的混凝土中，必须掺用粉煤灰。其中大体积混凝土中粉煤灰的掺量为l8-50％。 什么是大体积混凝土?许多人至今仍认为那就是指大坝，也有些人把高层楼房的大型基础包括在内。 可是美国混凝土学会规定：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以 最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这个问题下面还要谈到。 的道面上对掺与不掺粉煤灰混凝土进行了对比[2．10所用粉煤灰混凝土中粉煤灰用量达到46％。该T程经运 行4年后所拍的照片清楚地显示出：与纯硅酸盐水泥混凝土相对照，掺粉煤灰混凝土道面的表面层抗滑构 造仍基本完好，而前者则已坑坑点点，受到一定程度的破坏了。这个实际工程事例～方面说明：在低水胶 比条件下，即使掺有大量粉煤灰，也可以获得强度和耐久性都十分优异的混凝土；另一方面，对长期以来 沿用的，以28d龄期的快速实验结果评价不同类型混凝土的耐久性提出了质疑。 J在美国大约70％的低交通量公 粉煤灰在混凝土公路路面中的应用举一个例子。Mehta教授曾提到[3 路与地方公路需要升级，考虑用大掺量粉煤灰代替水泥以降低造价，电力研究院(EPRI)出资搞了几个示 范工程：在北达科他州，I988和l 比为0．43，水泥用量1 00Kg／m5、粉煤灰220Kg／m3。 的研究…，由于该国处寒带地区，因此通常在混凝土里掺有引气剂，并保持含气量在5-6％。在这种前提 下，以水泥1 斯的帕克林购物中心施工中用于浇注巨大的柱子，拌合物含55％低钙粉煤灰、45％硅酸盐水泥，以及就地 取材的砂、石和高效减水剂。这些柱子一共用去700m3大掺量粉煤灰混凝土；在哈利法克斯海边处于海洋 环境的建筑物群施工中也得到应用。该建筑物位于海边，包括两幢商业大厦的公共建筑，其32根直径1．2m 第一届中国粉煤灰综合利用技术高级论坛 FIjyASHCoMPREHENSⅣEUTILIZATIoN 和30根直径1．1m的框架柱沉箱，平均长度在21m。采用大掺量粉煤灰混凝土的首要原因，是其抗渗性能 优异。在渥太华附近的大卫伏劳瑞达实验室，工程师们用CANMET开发的大掺量粉煤灰混凝土设计了一 个重360吨的混凝土平台。为了降低水化热，以粉煤灰、Ⅱ型(低热)水泥、水、粗细骨料、引气剂和高 效减水剂混合配制。平台的尺寸是7×8m，平均厚度2．25m，安放在多个充气圆柱体上，因此其震动与地 面分离。由于粉煤灰混凝土特殊的品质，发射火箭产生的冲击不会引起平台共振。随着龄期增长，平台混 凝土的共振频率以每年0．05Hz