李呈辉 璩社群 李思文

【摘 要】人民胜利渠灌区附近有充分的砂、石骨料和水泥厂、电厂。采用掺粉煤灰砼衬砌渠道，符合就地取材，降低工程造价的原则。为了配合灌区工程改造项目的进行，我们就掺粉煤灰砼进行了试验研究，并于2017年5月～11月在人民胜利渠灌区渠道防渗护砌工程中进行了推广应用。

【关键词】粉煤灰砼；强度变化；经济效益

【Abstract】There are sufficient sand， stone aggregates and cement plants and power plants near the People's Shengli Canal Irrigation District. The use of powdered coal ash lining channels is in line with local materials and reduces the cost of construction. In order to cooperate with the irrigation project reconstruction project， we carried out experimental research on the fly ash ash， and carried out the promotion and application in the channel anti-seepage protection project of the People's Shengli Canal Irrigation District from May to November 2017.

【Key words】Fly ash；Strength change；Economic benefit

1、掺粉煤灰砼试验

1.1 原材料试验。

（1）砂：采用辉县河砂，细度模数为1.987。（见表1）。

（2）石子：碎石，直径1～1.5cm，一级配。（见表1）。

（3）水泥：新乡潞王坟水泥厂产42.5矿渣水泥。（见表2）。

（4）粉煤灰：粉煤灰是低标号（C20以下）砼的一种掺合料，我们对当地电厂的粉煤灰作了调查及试验分析工作，其中新乡电厂的干排灰还是比较好的。其化学成分及物理力学指标见表3、4。

1.2 室内试验。

室内进行了粉煤灰砂浆和粉煤灰砼试验：

（1）粉煤灰砂浆。

不同粉煤灰掺量的水泥砂浆强度见表5及图1。

（2）煤灰砼强度试验成果见表6及图2。抗冻、抗渗成果见表7。

1.3 试验成果分析。

1.3.1 掺粉煤灰对砼抗压强度的影响。

1.3.1.1 根據有关粉煤灰对砼的技术文献及资源的论述，粉煤灰砼的作用机理，主要是粉煤灰在砼中起三种作用：即火山灰效应、粉末效应和微珠效应。粉煤灰砼的性能和这三种效应密切相关。

（1）火山灰效应：粉煤灰中活性氧化硅、氧化铝的玻璃体含量与水泥水化产生的氢氧化钠进行二次反应，生成稳定的具有一定强度的硅酸钙和铝酸钙，填充了粉煤灰颗粒与水泥之间的孔隙，提高了密实度。

所以掺粉煤灰砼后期强度增长率较高。细度越细，火山灰效应越明显。

（2）粉末效应：粉末效应取决于粉煤灰的细度和掺量，细度越细的粉煤灰越能提高水泥的分散度，有利于水泥水化反应。

（3）微珠效应：粉煤灰的球形颗粒在砼中的滚珠作用，能改善砼和易性，减少拌和用水量，起到所谓“固体减水剂”作用。

1.3.1.2 所以，评价粉煤灰质量优劣，能否使用，主要看该粉煤灰的颗粒形态、细度、需水量比和强度比。优质的粉煤灰玻璃体含量高，颗粒细且多为球体，在水泥砼中属于活性微集料。从室内试验成果表5和图1也可以看出，掺粉煤灰水泥砂浆的后期强度增长率，随粉煤灰掺量增加而增大。

1.3.1.3 从图2可以看出，随着粉煤灰掺量的增加相对强度随之下降，为了保证一定的强度是不能无止境的随意增加掺量的。另外，从表6来看，10%煤灰掺量的砼，其28天强度为21.3MPa，稍大于C20砼；15%与20%煤灰掺量的砼，其28天强度分别为19.5 MPa、19.1 MPa，均稍低于C20砼；其中15%煤灰掺量，极接近于C20砼。根据就高不就低的原则，C20砼煤灰掺量应在10%～15%之间。但考虑到本次试验用砂为辉县河砂，偏细且含泥量较高，水泥为矿渣水泥，标号偏低，其对砼强度的负面影响均较大。因此，掺粉煤灰砼，如果在渠道防渗衬砌工程改造中应用，建议砂采用粗砂，水泥采用普通硅酸盐水泥，粉煤灰掺量选用15%～20%。

1.3.2 粉煤灰砼的抗冻抗渗性能。

粉煤灰的活性主要靠二次水化作用，这个作用一般发生在28天以后。从表7的试验证明粉煤灰的抗冻抗渗性能在90天左右才能明显提高。

2、粉煤灰砼的应用

2.1 在渠道防渗护砌工程中的应用。

（1）根据室内试验成果，我们于2017年5月～11月在人民胜利渠渠道砼衬砌工程中进行了应用。

（2）该工程衬砌长度为为6.3Km。工程设计为全断面现浇C20砼衬砌，采用梯形断面，底宽18m，衬砌厚10cm。边坡1：2，糙率0.015，渠底比降为1/4000，砼共2.1万方。

（3）经配合比试验，每立方米砼用料为：42.5R普通硅酸盐水泥264Kg，粉煤灰51.5Kg，信阳粗砂707Kg，碎石1200 Kg，水163 Kg。粉煤灰掺量为16%，接近试验值15%。

（4）经机旁、现场及成品取样压试，其抗压强度结果见表8。

2.2 技术经济指标。

2.2.1 技术指标。

（1）从表8可以看出，机旁、现场及成品取样结果，其28天强度均能满足设计要求（200Kg/cm2）。成品取样强度略小于机旁、现场取样强度。这可能与砼的振捣与养护有关。

（2）抗冻性能：根据本省全年最低气温情况，和黄河以北冬季气温资料，一般绝对最低气温多在-15℃以上，新乡地区最冷月平均气温为-3.3℃，最冷日平均气温为-9.7℃，按规范规定抗冻要求不高，室内试验证明掺粉煤灰砼与不掺粉煤灰砼结果相近。

（3）抗渗性能：现场渗漏观测待进行，室内抗渗试验结果见表7，28天龄期抗渗结果大于S5（抗渗仪仅能作到此）。

2.2.2 经济指标。

（1）考虑工地现场掺与未掺粉煤灰的砼配比基本相同，故对比经济指标时，只计算胶结料部分，见表9。

（2）从表9可以看出，1m3掺15%粉煤灰砼较纯水泥砼可节约6.97元，占胶结材料价的8%。

[文章编号]1619-2737（2018）06-08-877

[作者简介] 李呈辉（1983- ），男，籍贯：河南新乡，学历：本科，职称：工程师，主要从事灌区水利科研工作。