粉煤灰混凝土

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1．粉煤灰的质量指标

1)用于混凝土中的粉煤灰质量的指标划分为三个等级。其质量指标应符合表2－30的规定。

表2－30 粉煤灰质量指标的分级%

2)干排法获得的粉煤灰，其含水量不宜大于1%；湿排法获得的粉煤灰，其质量应均匀。

3)主要用于改善混凝土和易性所采用的粉煤灰，可不受《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ 146)的限制。

2．粉煤灰混凝土的工程应用

1)粉煤灰用于混凝土工程可根据等级，按下列规定应用：

①Ⅰ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土。

②Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土。

③Ⅲ级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对设计强度等级C30及以上的无筋粉煤灰混凝土，宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。

④用于预应力钢筋混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比上述“①”、“②”、“③”规定低一级的粉煤灰。

2)粉煤灰用于跨度小于6m的预应力钢筋混凝土时，放松预应力前，粉煤灰混凝土的强度必须达到设计规定的强度等级，且不得小于20MPa。

3)配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐和抗软水侵蚀混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下工程混凝土、水下工程混凝土、压浆混凝土及碾压混凝土等，宜掺用粉煤灰。

4)根据各类工程和各种施工条件的不同要求，粉煤灰可与各类外加剂同时使用。外加剂的适应性及合理掺量应由试验确定。

5)粉煤灰用于下列混凝土时，应采取相应措施：

①粉煤灰用于要求高抗冻融性的混凝土时，必须掺入引气剂；

②粉煤灰混凝土在低温条件下施工时，宜掺入对粉煤灰混凝土无害的早强剂或防冻剂，并应采取适当的保温措施；

③用于早期脱模、提前负荷的粉煤灰混凝土，宜掺用高效减水剂、早强剂等外加剂。

3．粉煤灰混凝土配合比设计和粉煤灰取代水泥的最大限量

(1)粉煤灰混凝土配合比设计

1)粉煤灰混凝土的设计强度等级、强度保证率、标准差及离差系数等指标，应与基准混凝土相同，其取值应按有关标准规范执行。

2)粉煤灰混凝土设计强度等级的龄期，地上工程宜为28d；地面工程宜为28d或60d；地下工程宜为60d或90d；大体积混凝土工程宜为90d或180d。在满足设计要求的条件下，以上各种工程采用的粉煤灰混凝土，其强度等级龄期也可采用相应的较长龄期。

3)混凝土中掺用粉煤灰可采用等量取代法、超量取代法和外加法。粉煤灰混凝土配合比设计，应按绝对体积法计算。

4)当粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法时，超量系数可按表2－31选用；当混凝土超强较大或配制大体积混凝土时，可采用等量取代法；当主要为改善混凝土的和易性时，可采用外加法。

5)粉煤灰的含水率大于1%时，应从粉煤灰混凝土配合比用水量中扣除。粉煤灰混凝土中掺入引气剂时，其增加的空气体积应在配合比设计的混凝土体积中扣除。

表2－31 粉煤灰的超量系数

(2)粉煤灰取代水泥的最大限量

1)粉煤灰在各种混凝土中取代水泥的最大限量(以重量计算)应符合表2-32的规定。

表2－32 粉煤灰取代水泥的最大限量

2)当钢筋混凝土中钢筋保护层厚度小于5cm时，粉煤灰取代水泥的最大限量，应比表2－32的规定相应减少5%。

4．粉煤灰混凝土的施工

1)粉煤灰掺入混凝土中的方式，可采用干掺或湿掺。其掺入方法应符合下列要求：

①干掺时，干粉煤灰单独计量，与水泥、砂、石、水等材料按规定次序加入搅拌机进行搅拌；

②湿掺时，先将粉煤灰配制成粉煤灰与水及外加剂的悬浮浆液，与砂、石等材料按规定次序加入搅拌机进行搅拌。

2)使用干态或湿态粉煤灰应以重量计量，称量误差不得超过±2%。粉煤灰中的含水量，应在拌合水中扣除。

3)粉煤灰混凝土拌合物必须搅拌均匀，其搅拌时间应比基准混凝土延长10～30s。

4)粉煤灰混凝土浇筑时，不得漏振或过振。振捣后的粉煤灰混凝土表面，不得出现明显的粉煤灰浮浆层。

5)粉煤灰混凝土振捣完毕后，应加强养护，混凝土表面宜加遮盖，并保持湿润。暴露的潮湿养护时间，不得少于14d；干燥或炎热气候条件下的潮湿养护时间，不得少于21d。

6)粉煤灰混凝土在低温条件下施工时应加强表面保温，粉煤灰混凝土表面的最低温度不得低于5℃。寒潮冲击情况下，日降温幅度大于8℃时，应加强粉煤灰混凝土表面的保护，防止产生裂缝。

7)蒸养粉煤灰混凝土，应符合下列要求：

①成型后热预养温度不宜高于45℃；预养(静停)时间不得少于1h；常温预养时，其预养时间应适当延长。

②蒸养时的升温速度宜为15～20℃／h；恒温温度宜为85～90℃；降温速度宜为35～45℃／h。

③蒸养粉煤灰混凝土的养护周期，宜为8～10h。

5．粉煤灰混凝土的检验

1)粉煤灰混凝土的质量，应以坍落度或工作度、抗压强度进行检验。引气剂的粉煤灰混凝土，应增测含气量。有特殊要求时，还应增测其他相应的检验项目。

2)现场施工粉煤灰混凝土的坍落度或工作度的检验，每班至少应测定两次，其测定值允许偏差应为±2cm。

3)粉煤灰混凝土抗压强度的检验，应符合下列规定：

①非大体积粉煤灰混凝土每拌制100m³，至少成型一组试块；大体积粉煤灰混凝土每拌制500m³，至少成型一组试块；不足上列规定数量时，每班至少成型一组试块。

②用边长15cm的立方体试块，在标准养护条件下所得的抗压强度极限值作为标准。

③每组3个试块试验结果的平均值，作为该组试块强度代表值。当3个试块的最大或最小强度值与中间值相比超过15%时，以中间值代表该组试块的强度值。

4)掺引气剂的粉煤灰混凝土，每班应至少测定两次含气量，其测定值的允许偏差应为±0．5%。

6．粉煤灰混凝土配合比计算方法

(1)基准混凝土配合比计算方法

1)根据混凝土结构设计要求的强度和标准差的计算方法。

①混凝土的试配强度，应按下列公式计算：

Rh=R₀+σ₀ (2-14)

式中 R_h——混凝土的试配强度；

R₀——混凝土设计要求的强度；

σ₀——混凝土标准差。

当施工单位具有30组以上混凝土试配强度的历史资料时，σ₀可按下式求得：

式中 R_i——第R_i组的试块强度；

R_n——n组试块强度的平均值。

当施工单位无历史统计资料时，σ₀可按表2－33取值。

表2－33 混凝土强度标准差

②根据试配强度R_h，应按下式计算水灰比值：

式中 R_c——水泥的实际强度，MPa；

——混凝土的灰水比；

A、B——试验系数。当缺乏A、B试验系数时，可按下列数值取用。采用碎石时，A=0．46，B=0．52；采用卵石时，A=0．48，B=0．61(仅适用于骨料为干燥状态)。

③根据骨料最大粒径及混凝土坍落度选用用水量(W₀)，可按表2－34选用。

表2－34 混凝土用水量

④根据水灰比、粗骨料最大粒径及砂细度模数选用砂率，可按表2-35选用。

表2－35 混凝土砂率

⑤水泥的用量(C₀)，应按下式计算：

⑥水泥浆的体积(V_p)，应按下式计算：

式中 γ_c——水泥比重。

⑦砂和石料的总体积(V_A)，应按下式计算：

V_A=1000(1－a)－V_p (2－19)

式中 a——混凝土含气量(%)，不掺外加剂的混凝土，当骨料最大粒径为20mm时，可取2%；40mm时可取1%；80mm和150mm时可忽略不计。

⑧砂料的重量(S₀)，应按下式计算：

S₀=V_A·Q_s·γ_s (2－20)

式中 γ_s——砂料比重；

Q_s——砂率，%。

⑨石料的重量(G₀)，应按下式计算：

G₀=V_A·(1－Q_s)·γ_g (2－21)

式中 γ_g——石料比重。

2)根据混凝土结构设计要求的强度(R₀)和强度保证率(P)及离差系数(C_v)的计算方法。

①计算出要求的试配强度：

混凝土试配强度应等于设计强度(R₀)乘以系数K，K值与混凝土强度保证率和离差系数有关，可按表2－36查得。

表2－36 K值表

表中P值根据结构物类型和重要性，由设计单位规定。

C_v值由混凝土施工质量水平决定，可预先选用。当混凝土强度在20MPa及以上时可选用0．15；在20MPa以下时可选用0．20。以后根据施工资料调整。C_v值应按下列方法计算：

a．计算平均强度R_m(总体强度的特征值)，指同一强度等级的混凝土若干组试件抗压强度的算术平均值，应按下列公式计算：

式中 R_i——每组试件的平均极限抗压强度；

n——试件的组数。

b．混凝土强度的标准差σ₀，应按下列公式计算：

c．混凝土强度的离差系数C_v，应按下列公式计算：

②水灰比、用水量、砂率、水泥用量及砂料石料重量的计算或选用方法与上述“1)”中“②”至“⑨”的内容相同。

③基准混凝土配合比各种材料用量为：C₀、W₀、S₀、G₀。

(2)等量取代法配合比计算方法

1)选定与基准混凝土相同或稍低的水灰比。

2)根据确定的粉煤灰等量取代水泥量(f%)和基准混凝土水泥用量(C₀)，应按下式计算粉煤灰用量(F)和粉煤灰混凝土中的水泥量(G)：

F=C₀·f(%) (2－25)

C=G₀－F (2－26)

3)粉煤灰混凝土的用水量(W)，应按下式计算：

4)水泥和粉煤灰的浆体体积(V_p)，应按下式计算：

式中 γ_f——粉煤灰比重。

5)砂料和石料的总体积(V_A)，应按下式计算：

V_A=1000(1－a)－V_p (2－29)

6)选用与基准混凝土相同或稍低的砂率(Q_s)、砂料(S)和石料(G)的重量，应按下式计算：

S=V_A·Q_s·γ_s (2-30)

G=V_A·(1－Q_s)·γ_g (2－31)

7)等量取代法粉煤灰混凝土配合比各种材料用量为：C、F、W、S、G。

(3)超量取代法配合比计算方法

1)根据基准混凝土计算出的各种材料用量(C₀、W₀、S₀、G₀)，选取粉煤灰取代水泥率(f%)和超量系数(K)，对各种材料进行计算调整。

2)粉煤灰取代水泥量(F)、总掺量(F_t)及超量部分重量(F_e)，应按下式计算：

F=C₀·f(%) (2－32)

F_t=K·F (2－33)

F_e=(K-1)·F (2－34)

3)水泥的重量(C)，应按下式计算：

C=C₀－F (2－35)

4)粉煤灰超量部分的体积应按下式计算，即在砂料中扣除同体积的砂重，求出调整后的砂重(S_e)：

5)超量取代粉煤灰混凝土的各种材料用量为：C、F_t、S_e、W₀，G₀。

(4)外加法配合比计算方法

1)根据基准混凝土计算出的各种材料用量(C₀、W₀、S₀、G₀)，选定外加粉煤灰掺入率(f_m%)，对各种材料进行计算调整。

2)外加粉煤灰的重量(F_m)，应按下式计算：

F_m=G₀·f_m(%) (2－37)

3)外加粉煤灰的体积，应按下式计算，即在砂料中扣除同体积的砂重，求出调整后的砂重(S_m)：

4)外加粉煤灰混凝土的各种材料用量为：C₀、F_m、S_m、W₀、G₀。