试论粉煤灰在混凝土中的作用

Engineering Construction 工程施工

较高的强度。

3.2 最佳含水量、最大干密度

我们常用的水泥稳定碎石，最佳含水量和最大干密度不会随着水泥剂量的变化发生明显变化。采用水泥加粉煤灰按1:2和1:3的比例稳定碎石，随着碎石的使用量的减少，最大干密度就会有所增加，最佳含水量就会降低；而采用石灰加粉煤灰稳定碎石，则会随着碎石使用量的增加降低最佳含水量，提高最大干密度。

3.3 无侧限抗压强度

试验结果表明，水泥稳定碎石28d抗压强度比7d强度增长0.1-0.5倍；水泥加粉煤灰稳定碎石，28d强度比7d强度增长0.5-1.1倍；石灰粉煤灰稳定碎石28d强度比7d强度增长0.72-1.15倍，且180d强度比7d强度增长4.25-5.12倍。可见石灰粉煤灰稳定碎石的后期强度是很高的。

3.4 冻融试验

实验结果表明，在无机结合料稳定集料中水泥稳定碎石的冻融系数最大，为%-92%；水泥加粉煤灰稳定碎石的冻融系数次之，为86%-88%；石灰加粉煤灰稳定碎石的冻融系数最小，为82%-87%。

3.5 无机结合料的抗弯拉强度

经试验表明，水泥稳定碎石的抗弯拉强度与水泥剂量的增加成正比，后期强度增长缓慢；水泥加粉煤灰稳定碎石，劈裂强度不会随着水泥剂量的增加出现线性的增长，且当细集料增加到一定比例时，劈裂强度还会有所下降。石灰加粉煤灰稳定碎石的早期强度较低，而随着龄期的增长，劈裂强度增长迅速。

试论粉煤灰在混凝土

中的作用

王振杰

（朔州路桥建设有限责任公司，山西 朔州

036002）

摘 要：近年来公路工程施工十分注重工程建设过程中的环境效益，在路用材料的选择上有的将旧路面材料再生利用，有的在材料领域进行开发。比如粉煤灰在公路工程上的普遍应用，可称为变废为宝的一大举措。本文就粉煤灰在混凝土中的作用进行了粗略的探讨，供大家参考。

关键词：粉煤灰；混凝土；作用

中图分类号：TU522.3+5 文献标识码：A 　文章编号：1671-80（2011）12-059-02

1 粉煤灰的来源及现状

粉煤灰（英文名称fly ash），是煤燃烧后从烟气中收集起来的粉状灰沫，是煤电企业主要固体排放物。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，目前的年排量已超过3亿吨。随着煤电企业的逐年增加，粉煤灰的排放量有增无减。如果对粉煤灰不加处理，有害悬浮物就会对大气造成污染；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。将粉煤灰作为混凝土的掺合料，是变废为宝的一大举措，值得推广。

2 粉煤灰的主要成分

表1 粉煤灰的成分表

成分范围

SiO2Al2O334.3014.59～～65.70.1250.828.1

Fe2O31.50～6.226.2

CaO0.44～16.803.7

MgO0.20～3.721.2

SO30.00～6.000.8

Na2O0.10～4.231.2

K2O烧失量0.020.63～～2.1429.970.67.9

均值

3 粉煤灰在混凝土中的作用

3.1 改善混凝土的和易性

影响混凝土和易性的主要因素包括：水泥浆的体积多少、集料的级配情况、集料的自身颗粒形状以及混合料的孔隙率等。在混凝土中掺加一定比例的粉煤灰其最明显的特点就是增大了浆体的体积。使得集料间的空隙得到充分的填充，集料也得到了充分的包裹和润滑，对混凝土的黏聚性和可塑性得到较大的改善。也就是说，在混凝土中掺加粉煤灰可以有效地改善混凝土的和易性。

3.2 抑制混凝土的泌水

在一般混凝土中，砂浆基体具有连续性较强的泌水渠

[作者简介] 王振杰（1985- ），男，山西省山阴县人，朔州路桥

建设有限责任公司助理工程师，研究方向：道路、桥梁施工。

2011年第10卷第12期 – 59 –

工程施工 Engineering Construction

道，由于粉煤灰的掺入，补偿了集料细屑的不足，使砂浆中的泌水渠道被中断，加之粉煤灰的加入降低了水泥的用量，即使稠度不变，而用水量也会降低，对防止混凝土的泌水是十分有利的。

3.3 提高混凝土的后期强度

在混凝土中掺加粉煤灰对混凝土的强度有三个方面的影响：一是可以减少用水量，二是增大混凝土的黏聚性，三是提高混凝土的强度。由于粉煤灰本身具备火山灰的效应，所以在混凝土中掺加粉煤灰可以使混凝土的强度增长。其增长原理是，在水泥浆中掺入粉煤灰后，其颗粒被Ca(OH)2覆盖，这时，粉煤灰的火山灰反应便开始发生。但由于钙离子要通过水解层与粉煤灰的活性组分发生反应，反应产物在水解层内有一个逐级聚集的过程。在火山灰反应物没有充满水解层时，混凝土的强度不会有较大的增长。而随着钙离子通过水解层与粉煤灰的活性组分的进一步发生反应，火山灰反应物逐渐将水解层充满到一定的程度，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的增长，这就是掺粉煤灰混凝土早期强度较低、后期强度增长较高的主要原因。

3.4 降低混凝土水化热

在日常施工中，我们发现混凝土在凝固过程中可以释放较多的热量，这主要是水泥在水化过程中的放热反应。而在混凝土中掺入粉煤灰减少了水泥的用量，其水化热便会明显降低。试验结果表明，当因掺加粉煤灰而使水泥的用量减少30%时，其水化热可降低15%左右。在一些大型、超大型混凝土构筑物中，由于其断面尺寸较大，设计强度等级较高，所使用的水泥的标号高，且单位用量大，这些因素同时存在加剧了混凝土在硬化过程温度的骤升，且温峰也相应升高，导致混凝土结构物早期裂缝的产生。而粉煤灰的掺入减少了水泥的用量，使混凝土的水化热减少，构筑物的早期裂缝问题也迎刃而解。

3.5 改善混凝土的耐久性

由于目前所使用的水泥多为高碱水泥，这种水泥与某些活性集料发生碱集料反应，极易引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至导致构筑物结构的破坏，随着时间的推移，其破坏性会得以延续，使构筑物存在报废的潜在危险。当前，防止碱集料反应最有效的措施就是在混凝土中掺加一定比例的粉煤灰，这样既可减少水泥的用量，又可提高混凝土的耐久性。

高速公路半刚性路面非荷载裂缝分析与防治

马利平

（朔州路桥建设有限责任公司，山西 朔州 036002）

摘 要：高速公路的建设当中半刚性基层在路面结构中普遍采用，实际施工中半刚性基层不仅存在荷载力作用下的裂缝，也存在非荷载力作用下的裂缝，称之为早期裂缝。本文就半刚性路面基层非荷载裂缝产生的原因以及处治方法进行了分析研究，对半刚性路面基层的施工具有一定的指导意义。

关键词：路面；非荷载；裂缝；分析；防治中图分类号：U416.223 文献标识码：A 　文章编号：1671-80（2011）12-0060-02

1 引言

刚度大、承载能力强是半刚性路面所具有的优点，所以，在近年来的高速公路建设工程当中得以普遍应用，这是对半刚性路面正面的评价，但事物是一分为二的，从负面的方面来讲，半刚性基层如果在施工控制中稍有疏忽，就容易出现各类裂缝。路面一旦出现裂缝，雨水就会侵入其中，造成沥青混凝土路面的损毁，沥青混凝土路面的使用寿命就会大大的缩短，劳民伤财，影响较大。笔者结合近年来从事公路工程建设的实际，对半刚性路面产生非荷载裂缝进行了初步的研究，并提出一些防治的措施。

2 裂缝的类型及产生的原因

2.1 裂缝的类型

综合分析，半刚性基层裂缝因产生原因的不同，其类型也各异，但归结起来不外乎两个方面，一是温度变形裂缝，二是干缩变形裂缝，这两种裂缝均属于非荷载裂缝。

2.2 裂缝产生的原因

半刚性基层铺筑完成后，其混合料中的水分随着时间的推移而逐渐失散，结构中就会产生干缩和干缩应力，在干缩应力的作用下，结构就会不同程度地产生裂缝，这种裂缝程度的大小与材料本身所具有的强度、混合料的级配组成、水分散失的快慢以及环境温度的变化有着密切的联系。

2.2.1 因温度变化而产生的温缩裂缝

半刚性基层由于环境温度发生变化而产生处于受拉状态

4 结论

粉煤灰作为煤电企业的排放物，其本身属于废弃物，如果处理不当就会给大气和环境造成污染，由废变害。而将其用于混凝土当中不仅可以降低水泥的用量，符合低碳的要求，而且还可以改善混凝土的和易性，抑制混凝土的泌水，提高混凝土的后期强度，降低混凝土水化热反应，提高混凝土的耐久性，变废为宝，变害为利，对提高经济效益、社会效益和环境效益具有积极的作用。

– 60 – 2011年第10卷第12期[作者简介] 马利平（1985- ），男，山西省朔州市平鲁区人，朔州路桥建设有限责任公司助理工程师，研究方向：道路、桥梁施工。