宗 培 军， 兰 旭 东

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

0 前 言

粉煤灰在混凝土中产生形态效应、火山灰效应和微集料效应三种效应。粉煤灰粒径很小，多呈球形，表面比较光滑，这种球形小颗粒统称为微球，掺入混凝土中，可提高混凝土的和易性减少用水量。同时粉煤灰在混凝土中可起到微集料作用，充填在微小的空隙中,可混凝土。

粉煤灰掺入混凝土后,混凝土坍落度变大，保水性和粘聚性也得到提高。粉煤灰的细度小于水泥，它替代部分水泥后，使混凝土获得更多的胶凝浆体体积，增加拌合物的粘聚性。粉煤灰的微珠颗粒对泌水通道起到堵截作用，可提高拌合物的保水性。粉煤灰的细微颗粒填充于混凝土中不够致密的孔隙中，使原本填充其中的水分被释放出来，提高了拌合物的流动性。此外，粉煤灰延缓了混凝土初期的水化反应,随着粉煤灰掺量的增加，明显坍落损失明显减少,满足混凝土远距离运输、浇筑的要求。

1 工程简介

毗河供水一期工程由引水枢纽、总干渠、干渠、充水渠及灌区渠系工程等组成。该工程主要建设内容包括苟家滩引水枢纽、输水总干渠一期工程(渠首朝阳水库)、新生水库充水渠、十里河水库充水渠、鲤鱼水库充水渠、乐阳干渠及灌区15条骨干渠配套工程。各类渠道总长381.36 km，其中总干渠长156.3 km。该工程为Ⅰ等工程，设计引水流量22 m3/s。

苟家滩引水枢纽位于成都市新都区毗河中游，引水枢纽包括拦河闸、进水闸及两岸防洪堤。总干渠从苟家滩引水枢纽引水口起，向南东方向延伸。在金堂县白果场下游设付家坝倒虹管跨沱江，经平桥镇、悃牛寨于大河坝设倒虹管跨阳化河，再经曾家湾、金顺场，以后线路折向南东经乐至县城以南延伸至安岳县的朝阳水库。总干渠全长156.4 km，沿线总体地势北西高、南东低，其中明渠(含暗渠)69.54 km；隧洞66座，长51.82 km；渡槽57座，长27.74 km；倒虹管4座，长7.35 km。其中该工程渡槽采用现场浇筑的施工方法，部分渡槽高度达到20～30 m，因此保证渡槽槽身混凝土拌合物工作性能和耐久性能是保证渡槽槽身工程施工质量的重点之一。

2 混凝土原材料

苟家滩引水枢纽项目槽身混凝土原材料使用情况如表1所示：

表1 毗河供水一期混凝土原材料列表

3 配合比调整

在苟家滩引水枢纽中，槽身中使用的混凝土设计指标为C30W6F100。试验室初始设计的每立方米混凝土配合比如下：水泥372 kg,细集料743 kg,粗集料1 114 kg,水171 kg，外加剂3.72 kg，设计坍落度160～180 mm。但在实际施工过程中，深受当地环境影响，因天气炎热造成坍落度损失，极大程度上影响了槽身泵送混凝土的工作性能，导致在渡槽墩柱、槽身等部位施工中受到很大影响。项目部一方面受影响工程部位提前按夏季施工方案进行施工，另一方面通过掺和粉煤灰调整原配合比设计，改善整体混凝土的施工性能。

在保证C30W6F100混凝土强度和耐久性均能满足设计要求的前提下，开展以改善工作性能为目的进行调整。在混凝土配合比调整上，采用先保持除胶凝材料外的其他参数配比不变，通过不同掺量的粉煤灰试拌观察混凝土性能，以确定粉煤灰最优掺量，最后再采取优化的方式确定最终配合比。掺和粉煤灰后，试配配合情况如表2所示。

表2 苟家滩C30W6F100泵送混凝土调整试配表

3.1 工作性能

不同配比情况下，坍落度损失情况表见图1。

图1 不同粉煤灰比例试配混凝土坍落度损失图

由图1中的试验结果可知，随着粉煤灰掺量的提高，混凝土坍落度损失越来越少，有效地改善了混凝土的工作性能,提高了混凝土的施工质量,使混凝土的自密实和可泵性得到提高。

不同配比情况下，混凝土凝结时间影响的结果如图2所示。

图2 不同粉煤灰比例试配混凝土凝结时间图

由图2中的检测数据可知，掺入粉煤灰后，混凝土的初、终凝时间相对延迟，并且随着掺量的提高， 凝结时间越长。从而得出结论：掺加粉煤灰会延长混凝土的凝结时间。由于凝结时间直接影响混凝土的凝结硬化强度，凝结时间的延长有助于混凝土后期强度的增长，同时还为远距离运输混凝土后的浇捣工序赢得更多时间，保证了现场施工有序进行，提高了工程质量。

同时在等量取代水泥时，随粉煤灰掺量增加，水泥水化热降低，且降低了混凝土温升。粉煤灰还能消减峰值和推迟最高温升出现的时间，这对槽身薄壁混凝土防裂和抗裂有很好效果。

3.2 力学性能

不同配比情况下，混凝土强度增长的结果如图3所示。

图3 不同粉煤灰比例试配混凝土强度增长图

粉煤灰对混凝土的影响取决于其减水效果和火山灰效应。由于粉煤灰自身的胶凝性比水泥小，须与水泥水化产物Ca(OH)2产生二次反应，因此掺加粉煤灰的混凝土早期强度发展缓慢，后期增长率高，使得粉煤灰混凝土在强度较之普通混凝土出现后来居上的现象。这对水工混凝土建筑物来说，能充分利用其后期强度的发展，有利于改善和提高混凝土性能。

一般水利工程强度评定以参照混凝土28 d抗压强度为准，但在实际情况中，粉煤灰水化时间为28～90 d之间。因此28 d以后掺粉煤灰的混凝土强度依然具有很高的增长空间。图3中所示也验证了这一点。而且从图中曲线趋势分析，混凝土后期强度随粉煤灰掺量的增加而增长更明显。但随着粉煤灰掺量的增加，混凝土早期强度降低比较明显，当掺量达到30%时，混凝土28 d抗压强度为37.8 MPa，小于C30混凝土最低的配置强度fcu,o=30+1.645×5.0=38.2 MPa，不能满足设计要求。

3.3 耐久性能

调整配合比经由混凝土抗冻及抗渗试验4个不同粉煤灰比例试配混凝土的抗冻性能和抗渗性能均能满足设计要求。

3.4 混凝土调整结果

经过对掺和不同比例粉煤灰后的混凝土各项指标进行对，特别是图3强度增长根据内差法选定粉煤灰掺量为25%。最终苟家滩引水枢纽项目中槽身混凝土经调整的施工配合比为：水泥272 kg/m3,粉煤灰91 kg/m3,细集料729 kg/m3,粗集料1 141 kg/m3,水167 kg/m3,减水剂3.63 kg/m3。

4 结 语

在毗河供水一期工程开工初期，正置夏季，施工时气候炎热。又因水利工程施工线路较长等特点，混凝土从拌制、运输、浇筑整个过程中水分蒸发较快，坍落度损失很大，导致混凝土泵送困难，影响施工进度和工程质量。为解决这一问题，试验室分别从外加剂，掺和料方面入手调整配合比。经使用该配合比后三个月的试验检测数据分析，平均出机口坍落度175 mm，7天强度28.6 MPa，28 d强度39.1 MPa,抗冻性能和抗渗性能均能满足设计要求。同时因坍落度损失较小，凝结时间适宜。使混凝土满足力学性能和耐久性要求的同时，实现粉煤灰最经济掺量，最大限度的改善了混凝土的性能，保证了整个项目工程进度的顺利进行。