混凝土的碳化是導致其鋼筋銹蝕的一個主要原因。礦渣微粉混凝土的水泥熟料含量低于普通混凝土,水泥水化生成的游離氫氧化鈣又與礦渣作用,總的含堿量減少是提高混凝土抗碳化速率的不利因素。
按有關資料報道,經濟發達的歐洲國家以及南非、新加坡、馬來西亞、日本等國,對于將礦渣微粉摻入混凝土和水泥,并應用于各類工程中,取得了很大進展。
該鋼管拱頂升工程于1999年12月12日采用微膨脹頂升泵送混凝土C55進行現場施工,實際施工方量共頂升507m3混凝土。
但總的說來,水工混凝土建筑物的特點是體積大,除少數部位外,大多數部位的混凝土設計強度要求不高,例如,三峽大壩基礎內部混凝土的設計標號僅為C9015。
粉煤灰也有水化熱,顯然,不同品質(尤其是氧化鈣含量不同)的粉煤灰的水化熱是不相同的,低鈣灰的水化熱比低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥的水化熱低得多,所以用粉煤灰等量取代部分水泥,膠凝材料的水化熱就會降低,但降低的幅度不完全與粉煤灰的摻量成比例。
堿DD集料反應是可以預防的,防止發生堿DD集料反應的辦法首先當然是盡量使用堿含量低的水泥和不含或少含堿活性物質的集料,但也可以使用對堿DD集料反應有抑制作用的摻合料來抑制反應。
當粉煤灰堿含量的測定值為1.5%時,有效堿實際上只有0.3%,而我國的國家標準規定中熱硅酸鹽水泥的堿含量不大于0.6%;低熱礦渣硅酸鹽水泥的堿含量不大于1.0%(都算有效堿),就是說,在“水工規范中,對粉煤灰堿含量的控制比對水泥的要求嚴格得多。
發展GHPC是當前較有效的途徑。用大量工業廢渣作為活性細摻料代替大量熟料,較多可達60%~80%,在GHPC中不是熟料水泥而是磨細水淬礦渣和分級優質粉煤灰、硅灰等,或它們的復合物,成為膠凝材料的主要組分。
由于商品砂漿原材料中水泥、稠化粉、粉煤灰和砂均為固體,緩凝劑和水為液體,取消了含水率經常波動難以實現質量計量的傳統保水材料一石裔。
現場拌制砂漿的主要問題是砌筑砂漿強度波動大,抹灰層開裂、滲漏現象屢見不鮮,影響整個工程質量。目前,上海市工程建設都使用商品混凝土,施工現場文明施工、標準化管理要求嚴格。
氫氧化鈣主要由熟料中的C3S等礦物水化生成,在水泥中摻入粉煤灰,一方面使膠凝材料中熟料含量相應減少,另一方面粉煤灰水化反應要消耗氫氧化鈣,隨著粉煤灰摻量增大,膠凝材料中熟料的含量就相應降低,從而也減少了水化生成氫氧化鈣的數量。
因此,在低熱礦澄桂酸鹽水泥中摻45%粉煤灰和在礦渣桂酸鹽水泥中摻45%粉煤灰,效果不一定相同;在桂酸鹽水泥中摻65%粉煤灰邳在礦渣水泥中摻45%粉煤灰,效果也不一定相同,就不奇怪了。
為了了解粉煤灰的火山灰活性,進行了混凝土中膠凝材料水化后的掃描電鏡觀察。粉煤灰在7d時,其微珠表面已有水化產物絮狀物生成;28d后微珠表面已形成致密的水化產物,且其周圍水泥的水化產物也基本是致密的凝膠狀物質。
實踐證明,該保溫砂漿,導熱系數低,后期強度增長、收縮值低,用于內外墻抹灰,提高墻體的保溫性能,取代以前單憑增加墻體厚度達到保溫目的,因此,既增加室內的有效使用面積,又取得保溫節能和降低工程造價等效果。
由于粉煤灰具有火山灰效應,粉煤灰砂漿在等水泥用量條件下,其強度有一定的提高。同樣,由于粉煤灰的膠凝性顯著低于水泥,表現為粉煤灰等體積取代水泥,砂漿強度隨其取代比例增大而下降。通過調整粉煤灰與水泥比例,可配制不同強度等級的砂漿。
隧道襯砌與地層之間形成一個30cm的環形建筑間隙,需要及時進行填充。過去多用水泥凈漿或水泥砂漿等填充材料,不僅耗用大量水泥,增大建筑費用,而且由于水泥凝結硬化較快,常會造成盾構尾部的密封裝置一盾尾被壓漿材料咬住而破壞,使盾構尾部漏水、漏泥,影響工程質量和進度。
此外,美國用粉煤灰作礦井回灌工程已有20多年歷史。一般每10〜15m設一灌漿孔,將純粉煤灰灌入,回填后強度可達0.7t/m2,20a未發現沉陷現象。礦井回灌用粉煤灰量很大,1985年一年即用去粉煤灰渣102萬t。
水泥用少,灌漿材料又會嚴重泌水離析,施工質量難以保證。使用粉煤灰作為灌漿材料,不僅能彌補水泥灌漿材料的上述不足,還由于粉煤灰同水泥的化學作用,減少水泥水化析出的Ca(0H)2,提高灌漿體的抗化學腐蝕能力;
我國煤炭科學研究院、華北電力學院、平頂山礦務局合作試驗,將灰水重量比為1.49〜1.90的粉煤灰漿通過管道直接送入煤層開采完的空區,進行防火滅火試驗,表明這些灰漿起到了包裹煤體、隔絕空氣和對已燃燒的煤起到了冷卻滅火的作用,還比水砂充填更遠的距離,減少地表移動和變形18%〜40%。
壓力灌漿也被用于穩定和加固鐵路枕木下的上層路基,經過灌漿后的路基,強度得到提高,薄弱環節得到克服,從而使路軌得到更有力和更均勻的支撐,使乘客更為舒適安全,并能減少路軌的磨損和延長枕木壽命,減少維護和穩定費用。
國外一些地區,采用粉煤灰代替粘土配制灌漿材料,粉煤灰顆粒很細,不用加工;漿體粘度較低,流動性好,容易泵送和灌至砂石土層的空隙中去;強度和抗滲性都隨齡期增長而提高。
還應注意:既然粉煤灰堿含量的測定值不代表有效堿,摻粉煤灰作混合材的水泥,用戶要確定它的有效堿含量,就比較麻煩,不但要測定水泥的堿含量,還要確定水泥中粉煤灰的摻量和粉煤灰自身的堿含量。
集料對混凝土的和易性影響很大,天然集料例如河卵石的顆粒形態相對較“圓”,表面較為光滑,用它拌制混凝土,和易性好,用水量和膠凝材料用量相對減少。
可是,當時,由于我國絕大多數火電廠采用水力沖灰入池,粉煤灰含水率高達40%、灰池(場)取灰質量波動較大,以及粉煤灰砂漿的應用技術也還存在一定問題,這些均給施工單位帶來一定的難度,因此,用灰池濕灰配制砂漿的開發工作進展緩慢。
近年來粉煤灰加工技術的發展,如電廠3〜4電場電除塵粉煤灰、機械分選粉煤灰和磨細粉煤灰等的問世,對這類相當于Ⅱ級灰的細灰(45μm篩篩余量<20%)在粉煤灰砂漿中的應用,無疑既可明顯取代部分水泥,又可相應減少石灰青或砂的用量。