2018粉煤灰在路面混凝土中的应用
【摘要】粉煤灰作为电厂的排放物,占地面积大,而且污染环境,而路面水泥混凝土对水泥的用量极大,水泥生产是高耗能、高污染产业。所以,研究粉煤灰在混凝土路面工程中的应用具有节能环保的作用,同时对保证粉煤灰混凝土的技术性能、提高粉煤灰利用量及利用水平、指导实际施工具有积极的意义。http://
【关键词】粉煤灰水泥混凝土 工作性能
随着我国经济的快速发展，许多电力工业生产留下了大量的废料――粉煤灰，这些废料不仅占用了大量的田地，而且对环境造成的一定的污染，为了解决这个问题，工程科技人员将这些粉煤灰添加到混凝土中，不但改善了混凝土的性能，降低了水泥的使用量，同时对节约土地，环境保护方面的意义将是非常深远的。在道路施工中，如果一条22cm厚12m宽的水泥混凝土路，掺入适量的粉煤灰，一公里可以节约水泥20%，体现出巨大的经济效益，本文就从粉煤灰在路面混凝土中的使用为出发点，探讨粉煤灰的使用性能。
一、我国粉煤灰应用的发展史
随着粉煤灰废料的增多，人们从20世纪50年代就开始研究粉煤灰的利用，早期人们就使用过粉煤灰，将其作为掺合料添加到混凝土中修筑过路面，由于当时条件和资源所限，没有得到广泛的应用。到了20世纪70年代，由于粉煤灰产量的增加，解决粉煤灰所带来的问题越来越迫切，研究学者通过一些试验和分析，逐渐的突破了这个难题，如北京西门立交桥施工，就在混凝土中添加了30%的粉煤灰，起到了良好的使用效果；河南焦作也采用了粉煤灰作为掺合料添加到混凝土中，也得到了成功。
20世纪80年代中期以来，混凝土技术得到了快速的发展，研究人员从材料和混凝土自身性能出发，考虑到经济性，试验和分析了粉煤灰在各种严酷环境条件下的使用情况，研究结果来看，添加了粉煤灰的水泥混凝土路面具有较高的耐久性，同时还能体现出节能与环保效益；研究人员还从施工工艺的角度出发，研究了大体积混凝土施工中粉煤灰的添加、高流动性泵送混凝土中粉煤灰的添加，都取得了良好的效果。至今，粉煤灰水泥混凝土仍然是现代混凝土技术发展的方向。我国煤炭资源丰富，大部分电能都是通过燃煤发电，产生的大量的粉煤灰资源，在混凝土中添加粉煤灰也有50年左右了，随着研究进一步深入，人们都希望得到掺入高性能的粉煤灰以提高水泥混凝土路面的使用性能。
在道路这种暴露与严峻环境条件下的结构物，必须具有良好的耐久性，研究人员通过对粉煤灰的颗粒形态效应、火山灰活性效应和微集料效应在内的潜能进行分析和研究，使得混凝土外加剂技术得到了快速的发展。河北省于1992年8～9月采用滑模摊铺8km天津―高碑店高等级公路,施工中先后从北京用散装运输车运送300t左右的粉煤灰至高碑店工地,以15%～30%掺量加入混凝土,其90d钻芯劈裂抗拉强度折算成抗折强度,不掺对照组为6MPa;掺15%粉煤灰组6.5MPa;掺30%粉煤灰组达到7MPa，这些研究结果表明，粉煤灰在道路中的使用可以提高混凝土的早期强度，如果对混凝土的配合比进行优化，可以在节约大量水泥的前提下，同时可以降低水泥水化热、改善和易性，保证混凝土具有较高的强度、高抗渗性、收缩性和徐变。
二、粉煤灰混凝土的硬化机理及特点
要对粉煤灰在水泥混凝土中的添加进行分析，首先应该对粉煤灰的机理进行分析，只有对粉煤灰的特性了解清楚，才能在水泥中合适的添加，最终起到提高混凝土强度、和易性，降低水泥用量的目的。
在火力发电厂，粉煤灰是由于燃煤燃烧过程中产生的一种粉尘，是一种具有活性的火山灰材料，在水泥混凝土中添加以后，可以保证其与水泥产生火山灰反应，保证混凝土浆体中的铝氧化钙通过物理化学反应吸附，离子扩散到粉煤灰颗粒表面，反应生成类似于水化硅酸钙和含过氧化钙的铝酸盐。这些生成物可以在空气中硬化，也能在水中硬化，使得水泥浆体中原来的大孔被小孔所取代，由于在粉煤灰与水泥火山灰反应过程中，硬化产生的氢氧化钙会有所减少，骨料与浆体截面过渡区得到加强，最终使得掺入粉煤灰的水泥混凝土路面强度高于普通混凝土路面。
三、粉煤灰在道路工程中使用的优缺点
目前，我国粉煤灰年排放量非常大，成为了排放量最大的工业废料，同时也是我国利用最好的工业废渣之一，在水泥混凝土路面使用过程中，已经取得了相当成熟的经验，但是这些都只是经验，对于粉煤灰在路面使用过程中的理论还不够完善，从目前的使用情况来看，粉煤灰在混凝土中的使用优点大于缺点。
1、优点
（1）节约水泥，在水泥混凝土中添加适量的粉煤灰，可以降低水泥用量，降低工程造价。
（2）改善混凝土的工作性能。粉煤灰作为一种掺合料，如果掺量适当，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的强度和耐久性。
（3）提高混凝土的抗酸腐蚀性。
（4）降低了混凝土水化过程中的水化热，延缓凝结时间。
2、缺点
（1）干缩性大，如果养护不当，容易出现塑性收缩裂缝。
（2）路面早期强度较低，容易发生施工期断板现象。
（3）路面养护复杂，养护时间比普通混凝土养护时间长。
四、粉煤灰在混凝土中的作用效果
粉煤灰掺加于混凝土之中后将对拌和物及混凝土的物理力学性能产生一系列的影响,主要表现为：
1、提高路用性能
水泥路面暴露于自然环境，受到阳光直射、湿度变化、低温、行车荷载作用，在水泥混凝土中添加适量的粉煤灰能够提高水泥路面的抗冻性、抗渗性等性能。
（1）抗冻性
粉煤灰混凝土在水化过程中，内部的孔隙比普通混凝土要大，早期混凝土抗冻性较差，强度较低。水泥混凝土中掺入的粉煤灰越多，其抗冻性也越差，因此应该合适的添加，避免在养护早期出现冰冻。随着混凝土龄期的增长，其抗冻性下降的幅度将大大的缩小，当达到一定的养护时间以后，对抗冻性的影响就很小了。
（2）抗渗性
在水泥混凝土中添加粉煤灰，粉煤灰颗粒会均匀的分散在水泥颗粒中，与水泥一起发生水化反应，生产二次C-S-H凝胶，填充混凝土中的孔隙，改变了水泥混凝土的内部结构，合适的粉煤灰和水泥反应，会减小大孔的数量，让这些凝胶填充孔隙，最终保证孔隙的结构分布更为合理，使混凝土更加密实，抗渗性得到提高。
2、改善混凝土路面工作性能
粉煤灰属于火山灰类材料，颗粒较小，呈球状分布，添加了粉煤灰的水泥混凝土坍落度不变，混凝土拌合用水减小，若采用同样的水量，则拌合物的坍落度会明显得到提高。
五、施工工艺及经济效益分析
掺入粉煤灰的水泥混凝土施工与普通水泥混凝土施工相比，应该从以下几个方面进行控制：
1、做好粉煤灰用量的控制
粉煤灰属于掺合料，其用量对水泥混凝土的质量产生很大的影响，在设计使用量时，应该根据施工现场的实际情况结合水泥混凝土的设计配合比，合理选用，保证掺入粉煤灰后能够起到积极的作用。
2、控制各组分的投料顺序
粉煤灰属于一种松散的颗粒状材料，粉煤灰的松散容重远小于混凝土其它成分，如果在投料过程中，控制不当，容易搅拌不均匀，根据施工经验，一般首先投放粉煤灰，然后依次投入其他材料。
3、振捣时间缩短
因粉煤灰形态为滚珠状，混合料间的摩擦力减小，易于成型，掺粉煤灰混凝土的振捣时间应比不掺粉煤灰时的振捣时间缩短10-20s。
六、结束语
综上所述，粉煤灰在道路工程中的合理开发利用, 既能有效的降低工程造价,又能够减少污染,保护环境,符合我国可持续发展战略,具有广阔的应用前景。
参考文献：
【1】覃维祖《粉煤灰在路面混凝土中的应用》2000年
【2】张新旺《粉煤灰水泥混凝土在路面工程中的应用》2004年
【3】李月英《粉煤灰在混凝土路面工程中的应用》2010年
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