高　寬

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，沈陽 110003)

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北方地區(qū)水工混凝土高摻量粉煤灰與引氣劑的應(yīng)用研究

高寬

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，沈陽 110003)

摘要：隨著國家對環(huán)保重視程度要求越來越高，不斷提高火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，使得粉煤灰中的石灰和氨含量增加。當(dāng)混凝土摻用大量粉煤灰時(shí)，使得粉煤灰與引氣劑的適應(yīng)明顯降低。為此，研究單摻各引氣劑對水工混凝土高摻量粉煤灰混凝土的含氣量、抗凍性的影響，并復(fù)合應(yīng)用引氣劑，解決高摻量粉煤灰混凝土中單摻引氣劑的摻量大和性能不穩(wěn)定的問題，為高摻量粉煤灰混凝土與引氣劑的應(yīng)用提供不同試驗(yàn)方案并得出其不同結(jié)果，以供應(yīng)用選擇。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；引氣劑；抗凍性；抗壓強(qiáng)度；應(yīng)用

0引言

水工大壩混凝土為大體積混凝土，為了降低混凝土的水化熱和防止溫度裂縫的出現(xiàn)，在混凝土中摻入較高量的粉煤灰。在北方地區(qū)為了提高水工混凝土的抗凍性，特別是水位變化區(qū)要求混凝土具有高抗凍性，在混凝土中都需要摻加引氣型外加劑以提高混凝土的抗凍性。由于對環(huán)保重視程度和要求越來越高，從而提高火電廠的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，其中粉煤灰脫硫工藝主要依靠石灰和氨水，使得粉煤灰中的石灰和氨含量增加。當(dāng)混凝土摻用粉煤灰，特別是高摻量粉煤灰時(shí)，使得粉煤灰與引氣劑的適應(yīng)明顯降低，當(dāng)引氣劑摻量成倍增加混凝土含氣量也沒有明顯提高，從而使得摻加引氣劑的混凝土的抗凍性也沒有明顯提高。為了解決高摻量粉煤灰混凝土與引氣劑的適應(yīng)性，我們研究高摻量粉煤灰常態(tài)混凝土與引氣劑的應(yīng)用，提出相應(yīng)的解決辦法，為高摻量粉煤灰混凝土與引氣劑的應(yīng)用提供參考。

1原材料、混凝土配合比及試驗(yàn)方案

1.1原材料

水泥：撫順大伙房水泥有限責(zé)任公司的P.O42.5級水泥；

粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰；

骨料：砂為細(xì)度模數(shù)2.8的天然河砂，石子級配為5～20mm、20～40mm、40～80mm的卵石；

減水劑：萘系高效減水劑，摻量為0.4%；

引氣劑：選擇了4個(gè)品種的引氣劑，分別為松香皂及松香類引氣劑選用改性松香熱聚物，十二烷基苯磺酸鹽類引氣劑選用十二烷基硫酸鈉(簡稱K12)，皂角苷類引氣劑選用三萜皂苷，木質(zhì)素鹽類引氣劑選用木質(zhì)素磺酸鈉(簡稱木鈉)。在混凝土中引入氣泡粒徑由大至小為木質(zhì)素磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、改性松香熱聚物、三萜皂苷，相同含氣量引氣劑摻量由大至小為木質(zhì)素磺酸鈉、三萜皂苷、改性松香熱聚物、十二烷基磺酸鈉。

1.2混凝土配合比

水工大壩混凝土設(shè)計(jì)齡期為90天的常態(tài)混凝土，坍落度為40±10mm，其試驗(yàn)選用的混凝土配合比各原材料用量見表1。

表1　基準(zhǔn)配合比所用的原材料　kg/m3

1.3試驗(yàn)內(nèi)容

依據(jù)表1的混凝土配合比，單獨(dú)摻用每種引氣劑和復(fù)合應(yīng)用引氣劑對混凝土含氣量和抗凍性的影響以及混凝土坍落度變化對混凝土含氣量和強(qiáng)度的影響。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1單摻各引氣劑的試驗(yàn)結(jié)果

水工混凝土中有抗凍要求的混凝土，應(yīng)摻入引氣型外加劑，其中粗骨料最大粒徑為80mm的混凝土抗凍等級≥F200的含氣量適宜為4.5%、抗凍等級≤F150的含氣量適宜為3.5%，混凝土的含氣量≤7.0%。

2.1.1改性松香熱聚物

隨著改性松香熱聚物摻量的增加含氣量和抗凍性不斷增加，但高摻量粉煤灰混凝土的含氣量增加緩慢，其引氣劑的摻量是普通混凝土的2～3倍。當(dāng)引氣劑的摻量達(dá)到0.056%時(shí)，C30、C20混凝土的含氣量和抗凍性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

改性松香熱聚物與高摻量粉煤灰混凝土的含氣量變化試驗(yàn)結(jié)果詳見圖1，對高摻量粉煤灰混凝土抗凍性的影響的試驗(yàn)結(jié)果詳見表2。

圖1　改性松香熱聚物引氣劑在

混凝土等級引氣劑摻量/%0.0440.0500.0560.062C30含氣量/%2.73.44.34.6抗凍次數(shù)125175225275C20含氣量/%2.433.84.4抗凍次數(shù)115140175250

2.1.2十二烷基磺酸鈉

隨著十二烷基磺酸鈉摻量的增加含氣量和抗凍性不斷增加，但高摻量粉煤灰混凝土的含氣量增加緩慢，其引氣劑的摻量是普通混凝土的2～3倍。當(dāng)引氣劑的摻量達(dá)到0.022%時(shí)，C30、C20混凝土的含氣量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)引氣劑的摻量達(dá)到0.026%時(shí)，C30、C20混凝土的抗凍性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。十二烷基磺酸鈉與高摻量粉煤灰混凝土的含氣量變化試驗(yàn)結(jié)果詳見圖2，對高摻量粉煤灰混凝土抗凍性的影響的試驗(yàn)結(jié)果詳見表3。

圖2　十二烷基磺酸鈉引氣劑在

混凝土等級引氣劑摻量/%0.0140.0180.0220.0260.030C30含氣量/%2.63.34.44.95.3抗凍次數(shù)75125175225275C20含氣量/%2.43.23.84.14.7抗凍次數(shù)75100125175225

2.1.3三萜皂苷

隨著三萜皂苷摻量的增加含氣量和抗凍性不斷增加，但高摻量粉煤灰混凝土的含氣量增加緩慢，其引氣劑的摻量是普通混凝土的3～4倍。當(dāng)引氣劑的摻量達(dá)到0.070%時(shí)，C30、C20混凝土的含氣量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)引氣劑的摻量達(dá)到0.062%時(shí)，C30、C20混凝土的抗凍性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。三萜皂苷與高摻量粉煤灰混凝土的含氣量變化試驗(yàn)結(jié)果詳見圖3，對高摻量粉煤灰混凝土抗凍性的影響的試驗(yàn)結(jié)果詳見表4。

圖3　三萜皂苷引氣劑在不同摻量下的含氣量變化

混凝土等級引氣劑摻量/%0.0540.0620.0700.080C30含氣量/%2.43.34.14.7抗凍次數(shù)125210250300C20含氣量/%2.33.03.84.2抗凍次數(shù)125185225275

2.1.4木質(zhì)素磺酸鈉

該類引氣劑具有減水作用，到達(dá)一定摻量后具有較強(qiáng)的緩凝作用。隨著木質(zhì)素磺酸鈉摻量的增加含氣量不斷增加，抗凍性先增加后降低，當(dāng)該類引氣劑摻量達(dá)到0.6%時(shí)，混凝土的抗凍性開始降低。單獨(dú)摻用該類引氣劑時(shí)，C30、C20混凝土的含氣量和抗凍性都不能滿足設(shè)計(jì)要求。木質(zhì)素磺酸鈉與高摻量粉煤灰混凝土的含氣量變化試驗(yàn)結(jié)果詳見圖4，對高摻量粉煤灰混凝土抗凍性的影響的試驗(yàn)結(jié)果詳見表5。

圖4　水質(zhì)素磺酸鈉引氣劑在

混凝土等級引氣劑摻量/%0.20.30.40.50.6C30含氣量/%1.61.92.43.13.5抗凍次數(shù)50759012595C20含氣量/%1.51.72.12.63.2抗凍次數(shù)50658010075

2.2坍落度對含氣量和抗壓強(qiáng)度的影響

隨著坍落度增加混凝土含氣量不斷增加，坍落度<100mm時(shí)，含氣量變化值較小，當(dāng)坍落度達(dá)到120mm混凝土含氣量明顯增加；隨著坍落度增加混凝土抗壓強(qiáng)度不斷降低，當(dāng)坍落度達(dá)到120mm混凝土抗壓強(qiáng)度明顯降低。混凝土坍落度的變化對混凝提含氣量和抗壓強(qiáng)度的影響的試驗(yàn)結(jié)果詳見表6。

2.3引氣劑的復(fù)合應(yīng)用

通過以上試驗(yàn)可知，高摻量粉煤灰混凝土中單摻各引氣劑，其摻量為普通摻量的2～4倍，當(dāng)坍落度變化較大時(shí)，使混凝土含氣量也發(fā)生較大變化，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。通過引氣劑復(fù)合應(yīng)用，在降低引氣劑摻量的條件下，保證高摻粉煤灰混凝土的含氣量與抗凍性，并降低混凝土坍落度變化對混凝土含氣量與抗壓強(qiáng)度的影響。引氣劑復(fù)合應(yīng)用對混凝土含氣量和抗凍性的試驗(yàn)結(jié)果詳見表7，引氣劑復(fù)合應(yīng)用中坍落度閉環(huán)對混凝土含氣量的試驗(yàn)結(jié)果詳見表8。

表6　混凝土坍落度變化對混凝土含氣量和抗壓強(qiáng)度的影響

表7　引氣劑復(fù)合應(yīng)用對混凝土含氣量和抗凍性

表8　引氣劑復(fù)合應(yīng)用中坍落度變化對混凝土含氣量的影響

3結(jié)論

1)高摻量粉煤灰水工混凝土中單摻各引氣劑，當(dāng)混凝土含氣量滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，其摻量是普通混凝土的2～4倍，當(dāng)混凝土坍落度增大，大摻量引氣劑的混凝土含氣量明顯提高，使得混凝土抗壓強(qiáng)度明顯降低。

2)引氣劑的復(fù)合應(yīng)用解決了單摻各引氣劑對高摻量粉煤灰混凝土的負(fù)面影響，降低了引氣劑的摻量，并保證了混凝土含氣量、抗凍性和抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)的要求。

參考文獻(xiàn)：

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Application and Research of Hydraulic Concrete with High-volume Flyash and Air Entraining Agent in Northern Area

GAO Kuan

(Liaoning Jiang he Water Conservancy & Hdyroelectric Power New Technology Design and Research Institute，Shenyang 110003，China)

Abstract：With the higher degree of attention to national environmental protection requirements，the emission standard of thermal power plant is continuously improved and the lime and ammonia content in fly ash increases is incrensed.When a large amount of flyash is admixed in concrete，the flyash and air entraining agent will decrease obviously.Therefore，the effect of the dosage of air entraining agent on hydraulic concrete with high volume flyash concrete containing gas and the influence of frost resistance and the composition application of air entraining agent was studied to solve the dosage of high volume fly ash concrete in single mixed air entraining agent and unstable performance problems，application of high volume flyash concrete and air entraining agent to provide different test schemes and get the different results，so as to supply application and choice.

Key words：flyash；air entraining agent；freezing resistance；compression strength；application

文章編號：1007-7596(2016)04-0092-04

[收稿日期]2016-02-25

[作者簡介]高寬(1980-)，男，遼寧撫順人，助理工程師，從事水利水電工程質(zhì)量檢測工作。

中圖分類號：TV42+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B