綠色混凝土在泵站工程的應(yīng)用

摘　要　采用大摻量粉煤灰和優(yōu)質(zhì)外加劑配制的綠色混凝土，其工作性、耐久性、強度得到改善和提高，工程應(yīng)用表明，綠色混凝土可節(jié)約27 %～ 38 %的水泥用量，其更大的價值是環(huán)保效益。關(guān)鍵詞　活性細摻料　壓力泌水率　可泵性　綠色混凝土

1 　引言
     隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，環(huán)境保護問題日益突出。就建筑業(yè)而言，要做好環(huán)境保護工作，除了狠抓施工現(xiàn)場管理，減少環(huán)境污染外，還必須大力開發(fā)和推廣應(yīng)用環(huán)保型新材料。近年來不少科研機構(gòu)和施工單位致力于混凝土技術(shù)的研究，其中之一就是新型的綠色混凝土。綠色混凝土是指大量采用工業(yè)廢渣為主的細摻料，使大宗混凝土中水泥用量降低30 %～50 % 的低水泥用量生態(tài)混凝土。由于其減少水泥用量，摻加了工業(yè)廢料，不僅可以達到改善混凝土性能，提高工程質(zhì)量和降低工程成本的目的，而且利用工業(yè)廢料粉煤灰，有利于環(huán)境保護，降低建筑業(yè)能耗，因此，稱其為環(huán)保型的綠色混凝土。發(fā)展綠色混凝土，實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略， 是我國建筑業(yè)當務(wù)之急。

    中國有色十一冶通過技術(shù)攻關(guān)，成功地在柳州竹鵝溪泵站工程中使用了綠色混凝土，而且實現(xiàn)了低強度等級混凝土的泵送施工。

2 　綠色混凝土的試驗研究

2.1 　原材料

2.1.1 水泥　廣西鹿寨交通水泥廠“通寶”牌普通425 # 水泥。

2.1.2 粉煤灰　柳州電廠干排粉煤灰，品質(zhì)指標達到Ⅱ級粉煤灰標準。

2.1.3 細骨料　柳江中砂， 表觀密度為2665kg/ m3 ， 堆積密度為1575kg/ m3 ， 含泥量1 % ，細度模數(shù)2.7 ，屬Ⅱ區(qū)中砂。

2.1.4 粗骨料　柳州產(chǎn)石灰石碎石，表觀密度2710kg/m3 ， 堆積密度1450kg/ m3 ， 含泥量013 % ，為20mm～40mm 單粒級。

2.1.5 外加劑　湛江外加劑廠生產(chǎn)，呈黃色粉末狀。

2.2 　配合比的確定

    柳州竹鵝溪泵站工程有近313 萬m3 低強度等級混凝土(C8 、C13) ，由于受現(xiàn)場條件限制，擬采用泵送施工，但當時國內(nèi)尚無低強度等級混凝土泵送施工的先例。中國有色十一冶組織技術(shù)攻關(guān)，研究成功了具有良好可泵性的綠色混凝土。經(jīng)過系統(tǒng)試配，優(yōu)選出以下施工配合比(表1) 。

2.3 　綠色混凝土性能檢驗

2.3.1 　拌和物的性能

2.3.1.1 　凝結(jié)時間和坍落度損失　由于綠色混凝土中摻有高效泵送劑和富含活性的細摻料粉煤灰，具有明顯的緩凝效果。綠色混凝土初、終凝時間比基準混凝土推遲1h～2h ，工作性能保持良好，在氣溫20 ℃～30 ℃時測得綠色混凝土拌和物經(jīng)時坍落度損失值平均40mm 左右， 有利于混凝土的泵送施工。

2.3.1.2 　可泵性　評價混凝土可泵性的指標除了上面提到的經(jīng)時坍落度損失外，還有一項就是壓力泌水率。綠色混凝土中摻加大量粉煤灰，而粉煤灰是一種含硅、鋁氧化物的火山灰質(zhì)材料，在混凝土中能夠填充多余水分形成的凝膠孔、毛細孔及其他孔隙，能改善新拌混凝土的流變性質(zhì)，提高綠色混凝土的保水性能。試驗結(jié)果表明，綠色混凝土的相對壓力泌水率在14.8 %～18 %之間，遠小于國家標準規(guī)定的不宜超過40 %的要求，說明綠色混凝土有良好的可泵性。

2.3.1.3 　水化熱　由于摻加粉煤灰，減少了水泥用量，從而使綠色混凝土水化反應(yīng)釋放出的熱量比基準混凝土有所降低，另外，配制時加入的FDN —P 型泵送劑具有緩凝作用，使混凝土早期水化反應(yīng)減慢，降低水化峰值熱。在防洪涵閘底板施工時，觀測到水化熱峰值出現(xiàn)的時間推遲了24h ，這樣就對防止綠色混凝土出現(xiàn)溫度裂縫和收縮裂縫極為有利。

2.3.2 　硬化混凝土的性能

2.3.2.1 　強度　粉煤灰的各種礦物組成中，具有活性的氧化硅和氧化鋁顆粒主要呈玻璃微珠和海綿狀玻璃體，能與水泥水化反應(yīng)釋放的Ca (OH) 2 進行二次水化反應(yīng)。在初期，粉煤灰顆粒填充在水泥粒子之間的孔隙中，僅起物理填充作用，因此，強度較低。隨著水泥熟料礦物水化反應(yīng)的開始和加快，混凝土中Ca (OH) 2 含量在增加，粉煤灰便開始二次水化反應(yīng)，發(fā)揮了活性填充作用，使綠色混凝土后期強度有較快的發(fā)展。

    試驗結(jié)果表明，綠色混凝土的早期強度比率R7/ R28約為40 % ，比較低，但其后期強度比率R60/ R28則超過145 % ，而且R28都達到了相應(yīng)的強度等級要求。這也進一步驗證了粉煤灰的早期物理填充作用和后期活性填充作用的特性。

2.3.2.2 　抗?jié)B性能　采用C8 、C13 、C18 綠色混凝土配合比各成型一組混凝土抗?jié)B試件，標養(yǎng)28d 試件加壓至110MPa 并持壓8h ，試件頂面無滲水，劈開后觀察滲水情況，試件的滲水高度90mm ～ 140mm ( C8 ) ， 80mm ～ 125mm (C13) ，70mm～150mm (C18) 。說明綠色混凝土通過“雙摻”，混凝土孔結(jié)構(gòu)得到改善，密實度進一步提高，從而使綠色混凝土的抗?jié)B性能得到較大提高，抗?jié)B等級在S10 以上，能滿足一般混凝土結(jié)構(gòu)的防水要求。

2.3.2.3 　抗碳化性能　通過現(xiàn)場實測，綠色混凝土各齡期的碳化速度都比較慢，如C8 混凝土，365d 的碳化深度僅為8mm ，這是由于綠色混凝土密實度得到提高，使抗碳化能力也相應(yīng)提高的緣故。

    以上結(jié)果表明，富含粉煤灰的綠色混凝土在工作性、耐久性等方面都具有良好的特性。

3 　綠色混凝土的施工要點

(1) 拌制綠色混凝土所用的原材料必須按國家有關(guān)標準規(guī)定進行檢驗，合格后方可使用。

(2) 要按施工配合比嚴格計量，計量偏差在允許范圍內(nèi)，注意砂、石含水率，砂中含石率等的換算。

(3) 綠色混凝土必須采用機械攪拌，嚴禁采用人工攪拌。

(4) 綠色混凝土攪拌時投料順序為：石子→水泥→砂子→粉煤灰→水→外加劑。

(5) 綠色混凝土采用泵送施工，拌和物必須攪拌均勻，攪拌時間比普通混凝土延長30s。

(6) 在泵送綠色混凝土時，每個工作班至少要做一次坍落度試驗，并做好記錄。

(7) 泵送配管時要盡量縮短管線長度，少用彎管和軟管，固定點應(yīng)穩(wěn)定，不得支在鋼筋、模板或預(yù)埋件上。

(8) 泵送綠色混凝土宜分層澆筑， 厚度300mm～500mm ，當水平結(jié)構(gòu)混凝土厚度超過500mm 時，可按1∶5～1∶7 坡度分層澆筑。

(9) 振搗泵送綠色混凝土時，振動棒移動間距應(yīng)≤500mm ，振搗時間宜15s～30s ，避免過振和欠振，且間隔30min 后，必須進行第二次復(fù)振。

(10) 施工組織要嚴密，防止意外間歇。泵送綠色混凝土應(yīng)連續(xù)進行，當需停泵時，泵的料斗應(yīng)留有適量混凝土，并每隔4min～5min 開泵攪拌一次，以防塞泵堵管。

(11) 綠色混凝土必須及時覆蓋澆水養(yǎng)護， 時間不得少于14d ，在干燥或炎熱條件下，潮濕養(yǎng)護不得少于21d。當日平均氣溫低于5°C 時，不得澆水，要加強表面保溫，以保證混凝土正常硬化。

4 　綠色混凝土的應(yīng)用實例

    柳州竹鵝溪泵站主體由防洪堤、涵閘、泵房三部份組成。其中防洪堤為重力式混凝土結(jié)構(gòu)，長300m ，底寬最大為17143m ，堤高最大為29m ，基底墊層為500mm 厚C13 混凝土，堤身為C8 混凝土。涵閘三孔凈尺寸寬×高為315m ×710m ，長89m ，洞身為C18 混凝土，基底墊層為C8 混凝土。泵房長×寬為: 72m × 21m ，高28m ，下部為鋼筋混凝土墩墻結(jié)構(gòu)，上部為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底板墊層為C8 ，其他部位為C18 混凝土。混凝土總量6 萬m3 。由于采用綠色混凝土進行泵送施工，確保了工期，也實現(xiàn)了文明施工。共制作混凝土抗壓試塊:C8 ，121 組;C13 ，19 組;C18 ，135 組，平均強度分別為1413MPa 、18MPa、2411MPa ，強度保證率都大于98 % ，強度離差系數(shù)都是0108 ，各項指標都達到混凝土質(zhì)量評定優(yōu)良標準?；炷涟韬显u定，混凝土評定質(zhì)量和外觀質(zhì)量也達到了優(yōu)良標準。

5 　效益分析

(1) 由于綠色混凝土摻入大量的粉煤灰，使水泥用量明顯降低，本項研究的綠色混凝土水泥用量與廣西97 水工定額純混凝土泵送配合比水泥用量相比，水泥用量降低27 %～38 %。單方綠色混凝土水泥降低量分別為: C8 ， 103kg/ m3 ; C13 ， 73kg/ m3 ; C18 ， 110kg/ m3 ?；炷僚浜媳葐蝺r因水泥及其他材料變化而比原定額混凝土配合比單價也明顯降低。其中，C8 降低額為12110 元/ m3 ，降低率為12176 %;C13 降低額為14186 元/ m3 ，降低率為14186 %;C18 降低額為13112 元/ m3 ，降低率為12115 %。可見經(jīng)濟效益頗為顯著，同時有利于環(huán)境保護和粉煤灰的綜合利用。

(2) 由于采用綠色混凝土泵送施工，不僅確保了工期、質(zhì)量和安全，而且實現(xiàn)了文明施工。竹鵝溪泵站工程被廣西水電廳評為1998 年度“文明工地”，社會效益顯著。

6 　結(jié)語

(1) 綠色混凝土較常規(guī)混凝土更多地節(jié)約水泥(27 %～38 %) ，因此使生產(chǎn)熟料水泥的電力、礦山資源相應(yīng)得到節(jié)約。

(2) 綠色混凝土更多地摻加了以工業(yè)廢渣為主的細摻料，解決了工業(yè)化生產(chǎn)大量廢渣搶占土地資源、污染環(huán)境等的問題，同時減少了生產(chǎn)水泥產(chǎn)生的導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體( 27 %～38 %) ，改善了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，環(huán)保意義重大。

(3) 綠色混凝土中大摻量的活性細摻料與水泥的復(fù)合作用使混凝土的性能得到改善和提高，另外綠色混凝土還能有效地降低水化熱，減少收縮，避免溫度應(yīng)力裂縫，保證和延長了結(jié)構(gòu)的安全使用期，因而具有可持續(xù)發(fā)展的特點，有重大的推廣價值。

參考文獻

1 　J GJ / T10 —95《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》， 1995 年

2 　GBJ 146 —90《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，1991 年

3 　DL/ T5055 —1996《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》，1996 年

4 　傅溫1《混凝土工程新技術(shù)》1 中國建材工業(yè)出版社，1994 年