1、粉煤灰是制作水泥的一种原材料，具有一定的活性。在水泥混凝土中掺一定量的粉煤灰，既可以替代一部分水泥，节约成本，又能增加和易性，减少泌水、离析现象，改善混凝土的性能。具有缓凝、减水，提高密实度和后期强度，降低水化热，抑制干裂、收缩，增强抗酸碱反应能力的作用。近年来已在国内外引起广泛的关注，并得到大量的推广应用。但是在混凝土中掺多少粉煤灰才能取得最佳效果呢？到目前为止，还没有较完善的理论体系。 八十年代以来，我国已对粉煤灰混凝土做了一定的研究、应用，并制定了一些规范。如粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程JGJ28-86，粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-90 等，对粉煤灰应用作了初步规定，制定
2、了最大替代水泥量。见下表：粉煤灰最大替代水泥量%JGJ28-86N0-01水泥品种砼强度等级普通水泥矿渣水泥粉煤灰级别C1515251020级C20101510级C25C3015201015级预应力砼1510级粉煤灰最大替代水泥限量%GBJ146-90N0-02水泥品种砼类别硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥预应力砼 251510钢筋砼、高强砼、耐冻砼、蒸养砼 30252015中、低强度砼、泵送砼、大体积砼、地下砼、水下砼 50403020碾压砼 65554535粉煤灰超量系数 GBJ146-90N0-03粉煤灰级别级级级超量系数 1.11.41.31.71.52.0在国标 GBJ146-9
3、0 中规定各级粉煤灰适用范围如下：1、级粉煤灰适用于跨度小于 6 米的预应力混凝土好钢筋混凝土。2、级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。3、级粉煤灰适用于无筋混凝土。4、C30 及其 C30 以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用、级粉煤灰，对于预应力混凝土、钢筋混凝土，设计强度等级在 C30 及其 C30 以上的无筋混凝土所有粉煤灰，经试验论证，可采用上述规定低一级的粉煤灰。国外的粉煤灰掺量，主要有 70120kg/m3，50150kg/m3。欧、美等西方发达国家早已涉入这一领域的研究，我国起步较晚，有关研究不多，常直接以水泥用量的百分比以及超量部分来确定粉煤灰掺量。在南浦大桥、上钢、上海宝电等工程
4、中大量采用，并积累了不少经验。我们经过大量试验、应用，发现粉煤灰的掺量与混凝土所用的原材料、设计强度等级、塌落度、浇筑气温等都有一定的关系。掺量在 50130kg/m3 范围对混凝土的凝结时间影响不大，早期强度降低有限。但混凝土的性能却能得到较大幅度的改善。在实际应用中，切入原材料理念，选用固定掺量法较易掌握，即预先确定粉煤灰的每 m3 用量的方法，欧、美国家大多采用固定掺量法。现将我们试验应用的结果总结出以下几个特点：1、最佳掺量与塌落度的关系在同强度等级条件下，随着塌落度增加，为了确保和易性、工作度，细集料和粉集料比例则应相应增大。我们发现最佳掺量与塌落度之间存在一定的比例关系，以 C20
5、 砼为例，两者趋于线性关系，见下图：粉煤灰 N0-04最佳 130掺量kg/m34020180200 塌落度在 C20 设计强度等级混凝土，塌落度为 40，相同原材料，标准养护条件下，粉煤灰掺量分别取 40、60、80、100kg/m3，我们各制取了 25 组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：C20 中塌落度为 40时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表 MpaN0-04龄期掺量 7d28d45d90d018.826.929.432.74018.326.230.334.16017.926.632.036.78017.125.731.835.910016.624.930.935.0从上表可
6、以看出，粉煤灰掺量在 60kg/m3 混凝土强度最高，R28 接近基准配合比强度，但 R45 却为基准混凝土强度的 108.8%，那么它的最佳掺量可选取60kg/m3。同样是 C20 砼，在塌落度为 160时，粉煤灰掺量分别取100、120、140kg/m3，我们各制取了 25 组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：C20 在塌落度为 160时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表 MpaN0-06龄期掺量 7d28d45d90d019.227.830.633.210018.327.032.536.812017.627.334.038.214016.425.932.035.9由上表可发现，掺
7、量在 120kg/m3 时，混凝土强度最理想，R45 可达基准配合比强度的 11.1%，但 R90 可达 115.1%，那么它的最佳掺量可选取 120kg/m3。我们对其它塌落度的 C20 混凝土试验证实也存在类似结果。通过对 C20 混凝土试验数据整理，得出简化经验式为：F？=+40kg/m3式中：F？-粉煤灰的最佳掺量（包括替代水泥量与超量之和），kg/m3T-混凝土的塌落度2、最佳掺量与混凝土强度等级的关系在 C10、C15 低标号混凝土中，由于水泥用量较低、孔隙率大、和易性差，这时应当增加粉煤灰掺量，对混凝土中的粉集料进行补偿。经试验发现 C15 混凝土掺量 100kg/m3，C10
8、混凝土固定掺量在 130kg/m3 比较合理，能充分补充混凝土中的粉集料含量，使低标号混凝土表面也能光洁，有较好的外观质量。在C20 及其以上，其最佳掺量随着混凝土设计强度等级的最大而增加。试验发现两者之间存在一定的比例关系，整理试验结果绘制如下图所示：粉 N0-07煤灰最佳掺量kg/m3 砼强度等级 Mpa从图中可以看出，粉煤灰的最佳掺量与强度等级存在着比例关系，并随着塌落度的变化二变化。我们将前经验式修正为：F？=2Q+kg/m3式中：F？、T-同前Q-混凝土设计强度等级 Mpa以 C25 混凝土为例，塌落度为 60，在相同原材料，标养条件下，粉煤灰材料分别取 60、80、100、120k
9、g/m3，我们各制取了 25 组试块，与基准混凝土配合比强度对比见下表：C25 在塌落度为 60时粉煤灰不同掺量混凝土各龄期强度对比表 MpaN0-08龄期掺量 7d28d45d90d022.031.935.839.36021.631.136.940.98021.131.438.544.210020.729.337.842.612019.628.937.141.8从表可以发现，C25 在塌落度为 60的混凝土，粉煤灰掺量在 80kg/m3 时，其强度较为理想。即 80kg/m3 就是它的最佳掺量，与上面推定的经验式相吻合。3、最佳掺量与浇筑气温的关系众所周知，试验室所进行的试验是在标养条件下养
10、护的，而实际施工中，环境气温变化很大，对混凝土强度影响也较大。在炎热的夏季，随着气温的升高，混凝土特别是大体积混凝土越易受干缩、干裂危害。由于气温高时，早期强度增长较快，可以不考虑掺粉煤灰后混凝土早期强度低的特点，适当增加掺量，以多替代一些水泥，减少水化热。从而减少因水化热过大所造成的危害。而且掺量越大，其缓凝效果也会越明显，对夏季施工较有利。在低气温条件下，砼强度增长放慢，受干缩、干裂的危害较小，这时应当减少粉煤灰掺量。特别是冬期施工期间，为确保混凝土在受冻前超过临界抗冻强度，要求早期强度要高。这时，粉煤灰就应少掺或不掺。如果掺早强剂、早强型复合抗冻剂，或采用暖棚法、蒸汽养护法施工时，粉煤灰
11、的掺量应用试验进行确定。4、最佳掺量与原材料的关系混凝土所用原材料不同，对粉煤灰掺量的影响也很大。在 JGJ28-86、GBJ146-90 中，对采用不同品种水泥，规定的最大替代量也是不同的。我们发现在使用粗砂时，混凝土外观质量较次，粉煤灰的掺量就应适当调大。粗砂中的细颗粒偏少，增加掺量可以给予补偿，降低混凝土的孔隙率。细砂中的细颗粒含量偏高，宜相应减少粉煤灰的掺量。也可以根据碎石、砂的实测空隙率，对粉煤灰的掺量进行适当调整。经过大量试验及应用，我们总结出掺粉煤灰混凝土配合比设计按以下步骤进行：1、根据设计规范要求，设计出不掺粉煤灰的基准配合比。2、根据混凝土强度等级，原材料情况、气温条件，确定粉煤灰的最佳掺量。1）先根据混凝土强度等级，初步确定最佳掺量，方法见下表：N0-09砼强度等级粉煤灰最佳掺量 F？（130kg/m3）C10130C15100C20F？=2Q+式中： F？、Q、T-同前-浇筑气温修正值 kg/m3-砂的修正值 kg/m32）测定浇筑时的大气温度（当采用室内浇筑时，以室内气温为准），
