高摻量粉煤灰碾壓混凝土（HVFARCC）的抗壓強(qiáng)度研究

　　摘要:綜述了大水膠比、高摻量粉煤灰碾壓混凝土（hvfarcc）的定義、現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r、性能（抗壓強(qiáng)度方面）、原材料要求、配合比設(shè)計(jì)等方面的特點(diǎn)。介紹了高摻量粉煤灰碾壓混凝土在 大壩、道路、橋梁、房屋、港口等工程中的應(yīng)用情況。研究結(jié)果表明：1，在粉煤灰摻量一定的情況下，隨著水膠比的增加碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度降低；2，在水膠比一定的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度降低。3，由于粉煤灰在一定程度上降低了混凝土的抗碳化性能，從而間接的降低了混凝土的抗?jié)B性能。因此，對高摻粉煤灰碾壓混凝土的抗碳化能力有必要作進(jìn)一步的研究。

　　第一章　概述及rcc的主要應(yīng)用

　　第一節(jié)　概述

　　1.1 引言：

　　近年來，大摻量粉煤灰碾壓混凝土（high volume fly ash running compacted concrete 簡稱hvfarcc）已經(jīng)日趨發(fā)展成熟，并逐步在我國的橋梁、道路、水利、港口等工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

　　從hvfarcc的發(fā)展來看，二十世紀(jì)七十年代問世的水工碾壓混凝土筑壩技術(shù)和減水劑尤其是高效減水劑的普及是促進(jìn)hvfarcc應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展的兩個最主要的因素。

　　從開發(fā)hvfarcc的意義來看，它將普通混凝土、粉煤灰、和環(huán)保型低水泥用量混凝土的概念加以有機(jī)的結(jié)合，對于拓展三者的涵義，走新型建材、綠色建材的道路，具有重要意義。

　　從hvfarcc的效益來看，對于粉煤灰應(yīng)用技術(shù)的提高，綜合利用效益的提高，供需雙方經(jīng)濟(jì)效益的提高，環(huán)境保護(hù)力度的提高等方面均有顯著效果，粉煤灰混凝土不僅能節(jié)約水泥，還減少了細(xì)骨料，從而降低了混凝土成本，具有一定經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)利用粉煤灰，可減少占地面積，可改善環(huán)境污染，因此，具有一定的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會三重效益。

　　因此，hvfarcc的開發(fā)，是一條走“可持續(xù)發(fā)展”之路，走“綠色建材”之路的新型環(huán)?；炷恋募夹g(shù)路線的體現(xiàn)。為節(jié)約能源，改善環(huán)境和控制污染，高效消納工業(yè)廢渣走出了一條面面俱佳的新路。

　　1.2 定義

　　大摻量粉煤灰碾壓混凝土（hvfarcc）碾壓混凝土是和其他混凝土一樣，也是有水泥、摻和料、砂石、骨料、外加劑和水等材料組成，但各成分所占比例同常態(tài)混凝土有較大差別。目前，我國的摻和料主要是粉煤灰。大多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為hvfarcc的含義，是根據(jù)我國幾十年來在混凝土中粉煤灰取代水泥率15%左右而談的，即粉煤灰取代水泥率30%以上（含30%）配制的碾壓混凝土可稱為hvfarcc；但很多國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程都將粉煤灰摻量為40%做為上限，故本文根據(jù)我國經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣把粉煤灰含量在30%以上的定義為hvfarcc。

　　1.3 hvfarcc存在的問題

　　目前我國碾壓混凝土存在的主要問題是：

　?。?）碾壓混凝土拌和物的凝結(jié)特性適應(yīng)工程建設(shè)要求的問題。

　　碾壓混凝土中摻用大量的摻和材料,而且一般都摻如入緩凝劑，因此，碾壓混凝土的初凝時(shí)間都比常態(tài)混凝土要長。

　?。?）進(jìn)一步降低碾壓混凝土的絕熱溫升問題。

　　碾壓混凝土膠凝材料水化熱溫峰的推遲以及碾壓混凝土壩的連續(xù)鋪筑施工，使得碾壓混凝土壩利用表面散熱的效果極其有限。甚至沒有效果或出現(xiàn)溫度倒灌現(xiàn)象。如何進(jìn)一步降低碾壓混凝土的絕熱溫升問題是碾壓混凝土進(jìn)一步推廣的需要。

　?。?）劣質(zhì)摻和材料的利用及替代材料的使用問題。

　　目前，我國碾壓混凝土中的摻和材料品種比較單一，除了云南大朝山壩以凝灰?guī)r及磷礦渣的混合物作為摻和材料外，其他碾壓混凝土均使用粉煤灰。對所用的粉煤灰一般的質(zhì)量要求都要符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》dl/t5055——1996。在實(shí)際上都采用二級以上的，很少使用三級及其低于三級的。粉煤灰摻和料的替代品也是目前研究的熱點(diǎn)。

　?。?）碾壓混凝土的長齡期性能與耐久性問題。

　　低水泥用量、高粉煤灰摻量碾壓混凝土的早期強(qiáng)度較低，但隨著齡期的增長，強(qiáng)度得到發(fā)展，其他各種性能也有所變化。由于碾壓混凝土的發(fā)展僅僅二十多年，這種齡期較長的混凝土更長齡期的性能會是如何？這是一個很值得研究的問題。

　　綜合以上所述，本實(shí)驗(yàn)主要探討：進(jìn)一步增大水膠比、粉煤灰摻量的碾壓凝土的性能，主要是對它的抗壓強(qiáng)度性能的研究，即：在高水膠比、高粉煤灰摻量這種情況下，究竟強(qiáng)度低到哪種程度，來給它以量化。通過這種方法，以期達(dá)到降低混凝土內(nèi)部的絕熱溫升；還主要討論這種低強(qiáng)度下它的利用價(jià)值之所在。并提出一些體會見解。

　　1.4 研究的現(xiàn)狀

　　hvfarcc對水泥、骨料無特殊的要求，基本與普通混凝土相同，為了配制性能良好的碾壓混凝土，hvfarcc需摻用高效減水劑。為使混凝土的拌和物具有一定的含氣量，改善混凝土的流動性，一般在摻高效減水劑的同時(shí)還要摻引氣劑。如果有較高早期或后期強(qiáng)度要求的還需要加入相應(yīng)的激發(fā)劑。

　　一些文獻(xiàn)認(rèn)為大摻量粉煤灰混凝土與普通混凝土在原材料方面最大的差別是要摻大量的粉煤灰。英國的dunstan認(rèn)為，不是粉煤灰的質(zhì)量，而是其質(zhì)量的變異性才是最重要的。高摻量、低質(zhì)量粉煤灰可以配制出性能良好的碾壓混凝土，只要其質(zhì)量的變異性不是十分顯著。加拿大的malhotra用了美國8種高粉煤灰摻量、大水膠比配制了的碾壓混凝土，抗壓強(qiáng)度性能僅僅是我國現(xiàn)行規(guī)范的二級或三級標(biāo)準(zhǔn)。

　　更多文獻(xiàn)認(rèn)為，高粉煤灰摻量的碾壓混凝土，粉煤灰對其強(qiáng)度的增長沒有多大作用，更多的是為了利用粉煤灰的防滲作用。故在我國，大多是：在水膠比（一般小于0.4）很小時(shí)才摻用高粉煤灰，在大水膠比（一般在0.4~0.7之間）時(shí)摻用不超過30%的粉煤灰，也就是低粉煤灰用量。

　　還有文獻(xiàn)認(rèn)為，在碾壓混凝土中保證膠凝性的前提下，摻用大量的低質(zhì)量粉煤灰，可以大大改善混凝土的抗侵蝕性。

　　部分文獻(xiàn)認(rèn)為，hvfarcc中粉煤灰的細(xì)度對混凝土的流動性和強(qiáng)度有著較為顯著的影響，粉煤灰的細(xì)度較細(xì)時(shí)，混凝土的流動性和強(qiáng)度都有所提高。

　　第二節(jié) rcc的主要工程應(yīng)用及歷程

　　2.1 早期的rcc的發(fā)展

　　碾壓混凝土是近幾十年發(fā)展起來的一種新型混凝土。它具有獨(dú)特的性能，未凝固前碾壓混凝土的性能與常規(guī)混凝土的性能完全不同，而凝固后有與常規(guī)混凝土的性能非常相近。

　　碾壓混凝土是將土石方施工機(jī)械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)和混凝土強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)的特點(diǎn)融合到一體，從而達(dá)到快速經(jīng)濟(jì)施工的目的。

　　為了使土石方施工機(jī)械能在混凝土面上作業(yè)，碾壓混凝土稠度又要很干，干到足以使推土機(jī)，振動碾、自卸汽車不下陷。碾壓混凝土比工業(yè)民用建筑上的干硬性混凝土還要干，是一種坍落度為零的超干硬性混凝土。用維勃儀來進(jìn)行測定即：碾壓混凝土在一定頻率的維勃儀上震動，達(dá)到液化所需要的時(shí)間，定義為碾壓混凝土的稠度，又稱碾壓混凝土的工作度即vc值，單位為：秒（s）。從工藝學(xué)角度，經(jīng)過振動碾碾壓的混凝土，只有壓實(shí)到接近密實(shí)容重，才具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性。

　　據(jù)各國資料統(tǒng)計(jì)，碾壓混凝土施工方法最多用于大壩工程和公路工程，經(jīng)驗(yàn)證明也是最經(jīng)濟(jì)的方法。

　　2.2 rcc用于筑壩的發(fā)展

　　碾壓混凝土用于筑壩的思想是在1970年和972年美國工程基金會在美國加利福尼亞州阿斯勞瑪爾召開的兩次會議上提出的。在“碾壓混凝土快速施工”第一次會議上，拉菲爾（j．ｍ．ｒaphael）教授提出“最佳條件重力壩”論文。他是根據(jù)我國臺灣石門壩圍堰采用水泥砂礫土材料修筑的經(jīng)驗(yàn)提出來的，該圍堰高?。叮得?，是用土壩施工機(jī)械填筑和壓實(shí)。他提出了基于水泥土理論及應(yīng)用的許多觀點(diǎn)。他建議使用高效率、大容量的土石方運(yùn)輸機(jī)械和壓實(shí)機(jī)械施工，并用水泥、砂礫石混合料作為筑壩材料。他還認(rèn)為，水泥固結(jié)砂礫石材料的抗剪強(qiáng)度較高，從而可以壩的斷面比典型的土石壩較??；因此使用類似于土石壩施工的連續(xù)澆筑的方法，與傳統(tǒng)的混凝土壩施工方法相比，能縮短施工時(shí)間并減少施工費(fèi)用等。更重要的是能使工程提前產(chǎn)生效益。1972年，在阿斯勞瑪爾召開的“混凝土壩經(jīng)濟(jì)施工”會議上，美國天納西流域管理局的羅伯特康農(nóng)（rober w.cannon）發(fā)表了題為《用土料壓實(shí)方法建造混凝土壩》的論文，進(jìn)一步發(fā)展了拉菲爾的設(shè)想?？缔r(nóng)介紹了在泰斯.福特（tims ford）壩實(shí)驗(yàn)塊上，無坍落度的貧混凝土用自卸車運(yùn)輸、前端裝載機(jī)鋪筑，振動碾壓實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。1973年，在第十一屆國際大壩會議上，莫法特（a.i.b.moffat）宣讀了題為《適用于重力壩施工的干貧混凝土研究》的論文。他推薦將早在20世紀(jì)50年代英國路基上使用的干貧混凝土用于修筑混凝土壩，用筑路機(jī)械將其壓實(shí)。他預(yù)計(jì)，壩高在40米以上的壩，將造價(jià)降低15%。

　　碾壓混凝土用于筑壩，于1960~1961年期間在我國臺灣省石門壩的心墻上曾用過。但對于碾壓混凝土壩的發(fā)展產(chǎn)生過重要影響的是巴基斯坦塔貝拉（tarbela）壩的遂洞修復(fù)工程。1974年，該壩的泄洪遂洞出口被洪水沖垮，修復(fù)工作必須在春季融雪之前完成，于是采用碾壓混凝土進(jìn)行修復(fù)。在42天時(shí)間里鋪筑了35萬立方米碾壓混混凝土。舉世矚目的三峽工程三期碾壓混凝土圍堰工程自2002年12月16日施工以來，創(chuàng)造了5項(xiàng)世界紀(jì)錄：澆筑倉面面積世界最大，最大倉面達(dá)到19012平方米；月澆筑強(qiáng)度47．6萬立方米；碾壓混凝土日澆筑、班澆筑、小時(shí)澆筑量分別達(dá)到21066立方米、7438．5立方米、1278立方米，分別刷新了世界紀(jì)錄。這有力的證明了碾壓混凝土施工的快速性和我國在碾壓混凝土施工方面技術(shù)的先進(jìn)性凝土，日平均鋪筑量8300余立方米，最大日鋪筑強(qiáng)度達(dá)1.8萬立方米。

　　碾壓混凝土筑壩從概念的形成到成為現(xiàn)實(shí)，僅僅用了不足十年的時(shí)間。1980年，第一座碾壓混凝土壩——日本島地川（shimajgawa）壩誕生。該壩高89米，上下游面用3米厚的常態(tài)混凝土做防滲或保護(hù)面層，壩體內(nèi)部碾壓混凝土中膠凝材料用量為120千克每立方米，其中粉煤灰占30%。1982年，美國建成世界上第一座全碾壓混凝土重力壩——柳溪（willow creek）壩。該壩高52米，壩軸線長543米，不設(shè)縱橫縫。壩體上游面碾壓混凝土水泥用量為104千克每立方米，下游面碾壓混凝土膠凝材料用量為151千克每立方米，其中粉煤灰47千克每立方米，壩體內(nèi)部碾壓混凝土膠凝材料用量僅為66千克每立方米，其中粉煤灰占19千克每立方米。該壩采用30厘米厚的薄層連續(xù)澆筑上升方法，在17個星期里完成33.1萬立方米碾壓混凝土的鋪筑，比常態(tài)混凝土重力壩縮短工期1~1.5年，造價(jià)僅相當(dāng)于常規(guī)混凝土重力壩的40%、堆石壩的60%左右。柳溪（willow creek）壩的建設(shè)，充分顯示了碾壓混凝土壩所具有的施工快速和經(jīng)濟(jì)的巨大優(yōu)勢。它的建成極大的推動了碾壓混凝土筑壩在世界各國的迅速發(fā)展。

　　表0-1 我國已/在建主要碾壓混凝土壩

　　序號　壩名　　　　　所在省　　　　壩高（m）　　　壩型　　　　　建成年份

　　1　　坑口　　　　　　福建　　　　　56.8　　　　　重力壩　　　　1986

　　2　　龍門灘　　　　　福建　　　　　57.5　　　　　重力壩　　　　1989

　　3　　天生橋二級　　　廣西、貴州　　61.7　　　　　重力壩　　　　1989

　　4　　馬回　　　　　　四川　　　　　27　　　　　　重力壩　　　　1989

　　5　　潘家口下庫　　　河北　　　　　25　　　　　　重力壩　　　　1989

　　6　　銅街子　　　　　四川　　　　　88　　　　　　重力壩　　　　1990

　　7　　萬安　　　　　　江西　　　　　68.0　　　　　重力壩　　　　1991

　　8　　巖灘　　　　　　廣西　　　　　111.0　　　　　重力壩　　　　1992

　　9　　水口　　　　　　福建　　　　　100.0　　　　　重力壩　　　　1993

　　10　　水東　　　　　　福建　　　　　63.0　　　　　重力壩　　　　1994

　　11　　觀音閣　　　　遼寧　　　　　　82.0　　　　　重力壩　　　　1995

　　12　　北龍灘　　　　廣西　　　　　　28.0　　　　　重力壩　　　　1996

　　13　　石漫灘　　　　河南　　　　　　40.0　　　　　重力壩　　　　1997

　　14　　石板水　　　　重慶　　　　　　83.0　　　　　重力壩　　　　1998

　　15 　　紅坡　　　　　云南　　　　　55.2　　　　　重力壩　　　　　1999

　　16 　　江埡　　　　　湖南　　　　　128.0　　　　　重力拱壩　　　2000

　　17　　龍首　　　　　甘肅　　　　　80.0　　　　　　雙曲拱壩　　　　2001

　　18　　沙牌　　　　　四川　　　　　129.0　　　　　　重力拱壩　　　2002

　　19　　回龍上庫　　　河南　　　　　54.0　　　　　　　重力壩　　　　2002

　　20　　回龍下庫　　　河南　　　　　53.5　　　　　　　重力壩　　　　2003

　　21　　流坡　　　　　安徽　　　　　101.0　　　　　　雙曲拱壩　　　在建

　　22　　龍灘　　　　　廣西　　　　　216.5　　　　　　重力壩　　　　在建

　　23　　毛壩關(guān)　　　　陜西　　　　　61.0　　　　　　重力拱壩　　　在建

　　24　　魚簡河　　　　貴州　　　　　81.0　　　　　　雙曲拱壩　　　在建

　　這項(xiàng)筑壩新技術(shù)很快引起了我國壩工界的重視。經(jīng)過一年多的技術(shù)準(zhǔn)備，1979年開始實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)，1980年和1981年先后在四川省龔咀水電站的混凝土路面和預(yù)制構(gòu)件場進(jìn)行了現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)。1983年又在福建廈門機(jī)場工地進(jìn)行室外大型碾壓試驗(yàn)，此次試驗(yàn)中，根據(jù)試驗(yàn)新結(jié)果，將混凝土膠凝材料提高到152千克每立方米，其中摻用了50%的粉煤灰。混凝土的可碾性明顯得到改善，密實(shí)性、均勻性大有提高，抗壓強(qiáng)度普遍達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，有的試件強(qiáng)度達(dá)到了24mp。

　　經(jīng)過近20年的研究和建設(shè)實(shí)踐，我國已經(jīng)形成適合國情的碾壓混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范、碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程、碾壓混凝土施工規(guī)范及驗(yàn)收規(guī)程等文件。碾壓混凝土壩的壩型已從重力壩逐漸擴(kuò)展到重力拱壩和薄拱壩。已建成的普定壩是當(dāng)時(shí)世界上已建成的最高碾壓混凝土重力拱壩；已建成的沙牌壩是目前世界上已建成的最高碾壓混凝土重力拱壩；已建成的龍首壩是目前世界上已建成的最高碾壓混凝土薄拱壩正在建的龍灘壩是當(dāng)今世界上最高的碾壓混凝土重力拱壩；我國的碾壓混凝土筑壩技術(shù)已被世界同行專家認(rèn)為具有世界領(lǐng)先水平。

　　2.3 碾壓混凝土筑壩的特點(diǎn)

　　碾壓混凝土是由水泥、摻和料、水、砂、石子、及外加劑等六種材料組成。我過碾壓混凝土由于摻用較大比例的摻和材料，故一般使用強(qiáng)度不低于32.5 mpa的普通硅酸鹽水泥。為了適應(yīng)碾壓施工，碾壓混凝土拌和物屬于超干硬拌和物。拌和物粘聚性較差，施工過程中粗骨料易發(fā)生分離，為減少以至避免粗骨料分離現(xiàn)象，一般都限制粗骨料最大粒徑不大于80mm，且適應(yīng)當(dāng)減少最大粒徑級粗骨料所占的比例。砂中細(xì)粉（我國是指小于0.16 mm的顆粒）含量對改善碾壓混凝土的性能有不可忽視的作用。我國水利水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》推薦碾壓混凝土使用的人工砂中，細(xì)粉含量達(dá)到10~20%。為適用碾壓混凝土的連續(xù)、快速碾壓施工，一般不在碾壓混凝土中設(shè)置冷卻水管以降低碾壓混凝土的溫升。因此，碾壓混凝土中的水泥用量應(yīng)盡可能的降低。但是，為了滿足施工對拌和物工作度及壩體設(shè)計(jì)對碾壓混凝土提出的技術(shù)性能要求，碾壓混凝土的水泥用量有不宜過小。這就存在矛盾。解決矛盾的可行而有效的方法是在碾壓混凝土中摻用較大比例的摻和材料。外加劑是碾壓混凝土必不可少的組成材料之一。碾壓混凝土中膠凝材料較少、砂率大，為了改善拌和物的施工性能，必須加入減水劑。減水劑的加入可以降低拌和物的vc值（vibrating compacted value，即在固定振動頻率及振幅，固定壓強(qiáng)條件下，拌和物從開始至表面泛漿時(shí)所需要的時(shí)間），改善其粘聚性或抗離析性能。碾壓混凝土大面積施工的特點(diǎn)，要求拌和物具有較廠的初凝時(shí)間，以減少冷縫的出現(xiàn)，改善施工層面的粘結(jié)特性，為此必須加入緩凝劑。在嚴(yán)寒的地區(qū)使用碾壓混凝土，還有必要考慮加入引氣劑，以提高碾壓混凝土的抗凍性能。由于碾壓混凝土拌和物的干硬性以及摻合材料的吸附性，因此碾壓混凝土拌和物摻入外加劑的量要略大于常態(tài)混凝土。

　　碾壓混凝土雖屬混凝土但又有別于常態(tài)混凝土。碾壓混凝土拌和物與常態(tài)混凝土拌和物比較，骨料用量多、水泥用量較少，雖摻用一定量的摻和材料，但膠凝材料漿用量仍較少。拌和物不具有流動性，坍落度為零粘聚性小，一般不泌水。拌和物在振動壓實(shí)機(jī)所施加的振動和動壓力作用下，膠凝材料漿由凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z（即發(fā)生液化）而具有一定的流動性。固相顆粒位置得到重新排列，顆粒之間產(chǎn)生相對位移，彼此接近。小顆粒被擠壓填充到大顆粒之間的空隙中，空隙里的氣體因受擠壓而逐漸逸出，拌和物逐漸密實(shí)。因此，碾壓混凝土拌和物的振動壓實(shí)既具有混凝土的基本特性，也具有土料壓實(shí)的一些特性。碾壓混凝土的特定施工方法要求拌和物必須具有適當(dāng)?shù)墓ぷ鞫取饶艹惺茏≌駝幽朐谄渖闲凶卟幌萋?，又不能過于干硬，以免振動碾難于或無法將其碾壓密實(shí)。

　　碾壓混凝土與常態(tài)混凝土比較，技術(shù)性能有其明顯的特點(diǎn)：由于碾壓混凝土中摻有較大比例的摻和料，而多數(shù)摻和料早期水化反應(yīng)較少，使硬化`碾壓混凝土的絕熱溫升明顯低于常態(tài)混凝土，最高溫升出現(xiàn)時(shí)間明顯推遲，溫降緩慢；碾壓混凝土的自生體積變形及干縮變形明顯小于常態(tài)混凝土。

　　在實(shí)際工程中碾壓混凝土的性能受到施工質(zhì)量的影響較大。施工層面的粘結(jié)質(zhì)量對碾壓混凝土的性能影響尤其突出。

　　2.4 碾壓混凝土在公路上的發(fā)展

　　碾壓混凝土的另一個廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是公路工程。碾壓混凝土路面的特點(diǎn)是承受車輛磨蝕；冬天承受凍融破壞和防冰化學(xué)劑作用；強(qiáng)度要求高，28天齡期抗壓強(qiáng)度30~40mpa，彎曲抗壓強(qiáng)度4.5 mpa；路面要求密實(shí)和平整。

　　早在第一次世界大戰(zhàn)前后，比利時(shí)、丹麥、德國、法國及其它一些歐洲國家已有人碾壓修筑了水泥混凝土路面。但是，由于當(dāng)時(shí)具有的碾壓手段難以保證良好的工程質(zhì)量，這種筑路技術(shù)未能得到發(fā)展。?

　　1973年和1979年的兩次石油危機(jī)，導(dǎo)致瀝青價(jià)格上漲，增加了水泥混凝土路面的競爭力，也重新喚起了人們研究開發(fā)碾壓混凝土路面的熱情。但是，由于設(shè)備條件的不完善和施工技術(shù)的成套性差，路面平整度等問題未能得到很好的解決，制約了碾壓混凝土路面的發(fā)展。80年代，振動壓路機(jī)和大型瀝青攤鋪機(jī)等強(qiáng)力筑路機(jī)械的發(fā)展，為保證碾壓混凝土路面的施工質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，世界許多國家紛紛投入力量加強(qiáng)碾壓混凝土路面的研究開發(fā)，碾壓混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)入了空前的發(fā)展階段。?

　　我國是從80年代初開始進(jìn)行碾壓混凝土路面研究的。1981年安徽省公路局開始進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，1982年鋪筑第一段試驗(yàn)路。1983年、1984年，安徽省公路局和交通部公路科學(xué)研究所及江蘇省交通廳合作，進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)，取得了不少研究成果。1988年開始的國家科技工作引導(dǎo)性項(xiàng)路面發(fā)展對策及修筑技術(shù)研究》中，又組織江蘇省公目《我國水泥混凝土路局、山西省公局和河南省交通廳等單位對碾壓混凝土路面修筑技術(shù)進(jìn)行了研究。從施工機(jī)械來看，當(dāng)時(shí)進(jìn)口的大型瀝青攤鋪等機(jī)械還比較少，即使擁有這些機(jī)械的單位一般也不愿用來鋪筑碾壓混凝土路面，只能采用人工或小型機(jī)械施工，路面質(zhì)量難以提高。因此，這一時(shí)期的研究成果主要為采用人工或中小型配套機(jī)械施工的各種復(fù)合式碾壓混凝土路面或用于較低等級公路的全厚式碾壓混凝土路面施工技術(shù)。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，進(jìn)口的高密實(shí)度攤鋪機(jī)、振動壓路機(jī)等大型設(shè)備越來越多，國內(nèi)的一些筑路機(jī)械生產(chǎn)廠家也紛紛研制或引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)施工機(jī)械，因此公路工程單位的大型機(jī)械保有量迅速增加，再加上京津塘高速公路等一些工程明確規(guī)定水泥穩(wěn)定基層必須采用“廠拌機(jī)鋪”，改變了一些工程技術(shù)人員的認(rèn)識，從而為我國高等級公路碾壓混凝土路面施工中采用高密實(shí)度攤鋪機(jī)等大型機(jī)械創(chuàng)造了條件。1991年在國家“八五”重點(diǎn)科技項(xiàng)目(攻關(guān))《高等級公路水泥混凝土路面材料及應(yīng)用開發(fā)研究》中，交通部組織交通部公路科學(xué)研究所、山西省交通廳和廣西壯族自治區(qū)交通廳等單位進(jìn)行了碾壓混凝土路面成套技術(shù)的研究，以應(yīng)用于高等級公路為目標(biāo)，從材料、施工技術(shù)、抗滑技術(shù)、接縫技術(shù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，在路面平整度、抗滑及接縫等方面取得了突破性進(jìn)展，并取得了一系列配套成果，初步形成了高等級公路碾壓混凝土路面施工成套技術(shù)。[Page]

　　1976年加拿大首次在不列顛哥倫布比亞省鋪筑碾壓混凝土路面70000平方米。很快，這項(xiàng)技術(shù)得到推廣，主要用于重載路面。美國軍部工程師團(tuán)率先在美國開發(fā)碾壓混凝土路面，1984年在得克薩斯州霍得堡建造了面積16700平方米的坦克場。碾壓混凝土應(yīng)用范圍包括鐵路裝卸站、碼頭和飛機(jī)場滑行道。到1987年底，美國軍部工程師團(tuán)鋪筑的碾壓混凝土路面面積達(dá)60萬平方米以上。1981年挪威已經(jīng)開始在公路上應(yīng)用碾壓混凝土。相續(xù)，碾壓混凝土路面字相當(dāng)多國家采用，如瑞典、法國、日本和中國。

　　2.5 橋梁工程中的應(yīng)用

　　1995年在美國佛羅里達(dá)州的一座海邊高架橋下部的混凝土中采用了hvfarcc，用粉煤灰取代了50%的水泥。日本采用粉煤灰、礦粉復(fù)合材料在名石跨海大橋的預(yù)應(yīng)力橋墩中應(yīng)用了70%以上的高摻量粉煤灰碾壓混凝土。我國在建的濱州黃河公路大橋的鉆孔灌注樁和承臺均為c25~c30普通混凝土。采用等量取代法，最大粉煤灰摻量為30%。

　　2.6 港口及海洋工程中的應(yīng)用

　　我國四航局二公司施工的華南某港口工程，采用粉煤灰摻量為35%的碾壓混凝土，`選腐蝕嚴(yán)重部位——浪濺區(qū)進(jìn)行澆筑，碾壓混凝土的工作性、抗壓強(qiáng)度和耐久性均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。鹽田港二期工程建設(shè)三個5萬噸級集裝箱專用碼頭泊位，工程所用混凝土主要分樁內(nèi)混凝土和上部結(jié)構(gòu)混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為c45，其中樁內(nèi)混凝土水膠比為0.33，粉煤灰摻量為30%；上部結(jié)構(gòu)混凝土水膠比為0.31，粉煤灰摻量為25%。

　　第二章 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與研究方法

　　第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)原材料及儀器

　　1.1 水泥（c）

　　陜西省寶雞市岐山縣天柱水泥制造有限責(zé)任公司生產(chǎn)的天柱牌 p.032.5水泥。

　　1.2 粉煤灰（f）質(zhì)量指標(biāo) 細(xì)度(45μm方孔篩篩余) 燒失量 需水量比 so3含量

　　ii 13.06%≤ 0.306%≤ 78% ≤ 0.5%≤

　　1.2.1 粉煤灰是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細(xì)顆粒粉末，屬于火山灰質(zhì)材料。是工業(yè)“三廢”之一。本實(shí)驗(yàn)采用的粉煤灰是：陜西省寶雞市寶源粉煤灰綜合利用有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ii級粉煤灰寶源ii級粉煤灰性能參數(shù)：

　　1.2.2 粉煤灰的在碾壓混凝土中的作用機(jī)理：

　　粉煤灰是人工火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝性能，在常溫下，當(dāng)有水存在時(shí)，能與石灰起化學(xué)反應(yīng)，生成具有膠凝性能的水化產(chǎn)物，這些水化產(chǎn)物，一般能在空氣中立即硬化，而后漸漸具有水硬性。摻有粉煤灰的碾壓混凝土干縮性小，水化熱降低，從而可以減少裂縫。

　　1.3 河沙 (s)

　　渭河河沙表觀密度2580kg/m3 堆積密度 1569kg/3m細(xì)度模數(shù)2.89 屬中沙含泥量:1.34%

　　1.4 卵石(g)

　　5~40mm的卵石，小石:大石= 45:55,表觀密度2.71kg/m3,堆積密度1.63kg/m3

　　1.5 減水劑(ha)

　　西安得萊克混凝土外加劑有限公司ha-2型。減水率20%,最優(yōu)摻量0.7%。

　　1.6 拌和用水：生活自來飲用水。

　　1.7 實(shí)驗(yàn)儀器

　　1.7.1 振動臺

　　說明：標(biāo)準(zhǔn)振動臺是頻率50+/-3.3hz，空載振幅0.5+/-0.1mm容量筒內(nèi)徑240mm,內(nèi)高200mm透明塑料壓板及滑桿質(zhì)量2.75+-0.05kg。標(biāo)準(zhǔn)碾壓混凝土的vc值是5~15（s）。限于實(shí)驗(yàn)室條件，我們采用普通振動臺，根據(jù)大量別的配合比關(guān)系作以對照，最終確立我們的vc值控制在35~45（s）。

　　1.7.2 成型模具：150 mmx 150mm x 150mm的立方體。

　　1.7.3 坍落度：

　　1.7.4 測量工具：天平、磅秤、500ml量筒、秒表等拌和工具。

　　1.8 實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)小結(jié)

　　1.8.1 由于碾壓混凝土的初凝時(shí)間較長（一般混凝土長粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時(shí)間慢，初終凝均比基準(zhǔn)混凝土推遲約1-3小時(shí)，這是由于粉煤灰在形成的過程中，其表面吸附了一定量的na2o及so3，這些化合物延長了混凝土的凝結(jié)時(shí)間）故折模時(shí)間一般需至少36h.

　　1.8.2 由于碾壓混凝土的干硬性,為了折模順利，需要在模具邊緣內(nèi)部多涂些油。這樣折模時(shí)試件才能比較完整。

　　1.8.3 振動時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)模具的某拐角處沒有出漿，而其他拐角處均出漿正常，這可能是模具螺絲松動，須立即停止振動，加以調(diào)整并重新裝模、振動。

　　1.8.4 試件在振動時(shí)，應(yīng)使用泥摸子用力壓試件的成型面，以使得試件成型后比較密實(shí)，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

　　1.8.5 每次實(shí)驗(yàn)，在裝模時(shí)三個模具應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以保證試件的均勻性，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

　　1.8.6 實(shí)驗(yàn)加料順序?yàn)椋菏印白印〝嚢杈鶆颍唷勖夯摇咝p水劑（ha）

　　1.8.7 為此對碾壓混凝土的配合比進(jìn)行了調(diào)整，每方混凝土增加5kg用水量，相應(yīng)增加10kg的膠材用量。

　　第二節(jié) 研究方法

　　2.1 實(shí)驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)：

　　對碾壓混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，至今尚無統(tǒng)一的規(guī)定。目前已有的幾種設(shè)計(jì)方法也存在著一些差別。這些方法都是從不同的角度建立起來的，其中有的帶有假想的性質(zhì)，有的帶有經(jīng)驗(yàn)的性質(zhì)。

　　目前，人們所喜歡的方法有這樣三種：（1）假定表觀密度法（2）填充包裹法（3）絕對體積法。

　　設(shè)計(jì)方法的對比：

　?。?）假定表觀密度法：

　　本實(shí)驗(yàn)采用假定表觀密度法：即在給定水膠比、粉煤灰含量的情況下，根據(jù)已知經(jīng)驗(yàn)及《水工碾壓混凝土實(shí)驗(yàn)規(guī)程》（sl 48——94）要求來假定單位用水量，假設(shè)碾壓混凝土的表觀密度，通過實(shí)驗(yàn)要求的坍落度、vc值來進(jìn)行各量的調(diào)整，然后再測定、計(jì)算碾壓混凝土的表觀密度。

　　w/(c+f)=m (1)

　　f/(c+f)=n (2)

　　c+f+w+s+g=γcon (3)

　　s/（s+g）=k (4)

　　由公式（1）（2）（3）（4）我們可以簡單的求出單位體積混凝土各種材料的用量。

　　說明：1、由于砂率對混凝土的抗壓強(qiáng)度沒有影響，而僅僅影響混凝土的稠度。所以我們通過一定的砂率來調(diào)整混凝土的坍落度和vc值。

　　2、此種方法不涉及公式參數(shù)的選取，故機(jī)械隨機(jī)性誤差減小為零，而僅僅考慮實(shí)驗(yàn)操作誤差，大大提高了實(shí)驗(yàn)的可利用價(jià)值。

　　3、坍落度和vc值的測定都是比較簡單易行的。

　?。?）填充包裹法：

　　該方法基于兩個前提假設(shè)：（1）膠凝材料漿包裹砂粒并填充砂的空隙形成砂漿。（2）砂漿包裹粗骨料并填充粗骨料的空隙，形成混凝土。用α、β作為衡量的指標(biāo)。一般地，α取1.1~1.3，β取1.2~1.5。

　　說明：1、α、β取值時(shí)的隨機(jī)性誤差很大。

　　2、va——混凝土的孔隙體積面積百分?jǐn)?shù)。由于本實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的限制，此值無法測定。

　　3、具體各種材料用量公式請參閱相關(guān)資料。

　　（3）絕對體積法：

　　該方法假定碾壓混凝土拌和物的體積等于各組成材料絕對體積及混凝土拌和物中所含空氣體積之和，即：

　　c/ρc + f/ρf + s/γs + g/γg + 10α = 1000

　　說明：1、α為碾壓混凝土拌和物含氣量的百分?jǐn)?shù)，不摻引氣劑時(shí)一般取1~3。隨機(jī)性大，誤差難以控制。

　　綜合以上各方面的因素及現(xiàn)存技術(shù)設(shè)備，我們選取假定表觀密度法來進(jìn)行我們的配合比設(shè)計(jì)。

　　2.2 研究的方法

　　實(shí)驗(yàn)中我們采用單因素試驗(yàn)分析方法：

　　由于各碾壓混凝土配合比參數(shù)對混凝土各種性能的影響程度不同，因此可以選擇對混凝土某方面性能影響較為顯著的參數(shù)進(jìn)行研究分析，一般地，研究混凝土的抗壓強(qiáng)度，我們選擇水膠比、摻和材料摻量作為研究的一個平臺來進(jìn)行研究。即有：

　　（1）在同一水平水膠比下，不同粉煤灰摻量對碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

　?。?）在同一水平粉煤灰摻量下，不同水膠比時(shí)對碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

　　第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析

　　第一節(jié) 結(jié)果統(tǒng)計(jì)

　　3.1 相同粉煤灰摻量，不同水平的水膠比，碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度值：

　　w/（c+f） r14d(mpa) r28d(mpa)   w/（c+f） r14d(mpa) r28d(mpa)

　　0.7 9.0 11.7 0.7 7.8 10.1

　　0.8 7.8 10.1 0.8 4.3 5.6

　　0.9 6.5 8.5 0.9 4.1 5.3

　　1.0 4.8 6.2 1.0 3.5 4.6

　　表3-1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3-2

　　(1)f/（c+f）= 30%(2)f/(c+f) =45%

　　(3)f/(c+f) =60%

　　w/(c+f) r14d(mpa) r28d(mpa)

　　0.7 6.3 8.2

　　0.8 2.6 3.4

　　0.9 2.4 3.1

　　1.0 2.2 2.9

　　表3-3

　　3.2 相同水膠比，不同粉煤灰摻量，碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度值：

　?。?） w/（c+f）=0.7(2)w/(c+f) =0.8

　　f/（c+f） r14d(mpa) r28d(mpa)   f/(c+f) r14d(mpa) r14d(mpa)

　　30% 9 11.7 30% 7.8 10.1

　　45% 7.8 10.1 45% 4.3 5.6

　　60% 6.3 8.2 60% 2.6 3.4

　　表3-4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3-5

　　（3）w/（c+f）=0.9（4）w/（c+f）=1.0

　　f/（c+f） r14d(mpa) r28d(mpa)   f/（c+f） r14d(mpa) r28d(mpa)

　　30% 6.5 8.5 30% 4.8 6.2

　　45% 4.1 5.3 45% 3.5 4.6

　　60% 2.4 3.1 60% 2.2 2.9

　　表3-6　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3-7

　　3.3 表觀密度統(tǒng)計(jì)結(jié)果：

　　w/（c+f） f/（c+f） γ(kg/ m3) w/(c+f) f/(c+f) γ(kg/ m3)

　　0.7 30% 2432.2 0.9 30% 2407.3

　　45% 2432.2 45% 2407.3

　　60% 2508.4 60% 2395.2

　　0.8 30% 2416.3 1.0 30% 2407.3

　　45% 2417.8 45% 2395.2

　　60% 2422.3 60% 2395.2

　　表3-8

　　3.4 碾壓混凝土材料配合比圖表

　　w/(c+f) f/(f+c)(%) vc值(s)   每立方米rcc材料用量

　　f(kg) w(kg) c(kg) s(kg) g(kg) 合計(jì) 減水劑0.7%(kg) 28d強(qiáng)度mpa

　　5~20(mm) 20~40(mm) kg

　　0.7 30 44 45.0 105 105 653.2 685.8 838.2 1524 0.74 11.7

　　45 44 67.5 105 82.5 653.2 685.8 838.2 1524 0.58 10.1

　　60 43 90.0 105 60.0 729.4 685.8 838.2 1524 0.42 8.2

　　0.8 30 43 40.0 106 93.1 653.2 685.8 838.2 1524 0.64 10.1

　　45 43 60.3 107 73.3 653.2 685.8 838.2 1524 0.51 5.6

　　60 38 81.6 109 54.5 653.2 685.8 838.2 1524 0.38 3.4

　　0.9 30 43 36.3 109 84.8 653.2 685.8 838.2 1524 0.59 8.5

　　45 40 54.5 109 66.6 653.2 685.8 838.2 1524 0.47 5.3

　　60 40 72.7 109 36.3 653.2 685.8 838.2 1524 0.25 2.3

　　1.0 30 40 36.3 109 84.8 653.2 685.8 838.2 1524 0.59 6.2

　　45 38 49.1 109 60.0 653.2 685.8 838.2 1524 0.42 4.6

　　60 36 65.4 109 43.6 653.2 685.8 838.2 1524 0.31 2.9

　　表3-9

　　3.5 查閱資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)一覽表：

　　粉煤灰含量、水膠比及28d抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)（單位：mpa）

　　w/(c+f) 粉煤灰含量

　　20% 30% 45% 60%

　　0 45.1 42.9 34.8 30.5

　　0.1 37.6 34.5 28 24.3

　　0.2 30.1 27.8 23.2 20.1

　　0.3 24.1 22.5 18.6 15.6

　　0.4 19.3 16.8 14.1 12.0

　　0.5 16.2 13.6 12.4 10.2

　　0.6 14.8 13.0 10.9 8.9

　　0.7 13.3 11.7 10.1 8.2

　　0.8 11.6 10.1 5.6 3.4

　　.9 9.5 8.5 5.3 3.1

　　1.0 6.8 6.2 4.6 2.9

　　表3-10

　　粉煤灰摻量、水膠比、14d抗壓強(qiáng)度(單位：mpa)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

　　w/(c+f) f/(c+f)

　　20% 30% 45% 60%

　　0 35.2 33 26.8 23.5

　　0.1 28.9 26.5 21.5 18.7

　　0.2 23.2 21.4 17.8 15.5

　　0.3 18.6 17.3 14.3 12

　　0.4 14.8 12.9 10.8 9.2

　　0.5 12.5 10.5 9.5 7.8

　　0.6 11.4 10 8.4 6.8

　　0.7 10.2 9 7.8 6.3

　　0.8 8.9 7.8 4.3 2.6

　　0.9 7.3 6.5 4.1 2.4

　　1 5.2 4.8 3.5 2.2

　　表3-11

　　14d抗壓強(qiáng)度、水膠比、粉煤灰摻量圖表

　　f/(c+f) w/(c+f)

　　0.6 0.7 0.8 0.9 1

　　0 18.4 15.1 12.1 9.8 7.6

　　10% 14.1 12 10.1 8.1 6.1

　　20% 11.4 10.2 8.9 7.3 5.2

　　30% 10 9 7.8 6.5 4.8

　　45% 8.4 7.8 4.3 4.1 3.5

　　60% 6.8 6.3 2.6 2.4 2.2

　　表3-12

　　28d抗壓強(qiáng)度、水膠比、粉煤灰摻量圖表

　　f/(c+f) w/(c+f)

　　0.6 0.7 0.8 0.9 1

　　0 23.9 19.6 15.7 12.7 9.9

　　10% 18.3 15.6 13.1 10.5 7.9

　　20% 14.8 13.3 11.6 10.5 6.6

　　30% 13 11.7 10.1 8.5 6.2

　　45% 10.9 10.1 5.6 5.3 4.6

　　60% 8.8 8.2 3.4 3.1 2.9

　　表3-13[Page]

　　第二節(jié) 結(jié)果分析

　　1.1 結(jié)果分析

　　（1）水膠比與強(qiáng)度關(guān)系分析

　　分析：（1）圖中曲線從上至下，粉煤灰摻量分別為20%、30%、45%、60% 。分別對應(yīng)于曲線1、2、3、4。水膠比從0~0.6的數(shù)據(jù)均是資料查得的。曲線1是所查資料數(shù)據(jù)繪制，可見，粉煤灰摻量為20%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度變化規(guī)律是嚴(yán)格對數(shù)函數(shù)變化，曲線比較平滑。隨著水膠比的增大，抗壓強(qiáng)度減小，水膠比在0~0.6之間變化時(shí)，曲線變化率比較大，水膠比從0.7~1.0時(shí)曲線的變化率比較平穩(wěn)，但曲線的的整體趨勢是減小的。這主要是由于水膠比增大，膠凝材料中水泥的用量逐漸減少的緣故。

　?。?）圖中顯示水膠比在0~0.5之間時(shí)，曲線1、2、3、4的變化率基本相同。即，隨著水膠比的增加抗壓強(qiáng)度減小。水膠比每增大0.1，抗壓強(qiáng)度就減少6~8mpa。

　?。?）從上圖可以知道，在粉煤灰摻量為30%時(shí)：水膠比，

　　由0.5增大到0.6時(shí)其強(qiáng)度變化率為9.3%。

　　由0.6增大到0.7時(shí)其強(qiáng)度變化率為14.5%。

　　由0.7增大到0.8時(shí)其強(qiáng)度變化率為13.7%。

　　由0.8增大到0.9時(shí)其強(qiáng)度變化率為15.8%。

　　由0.9增大到1.0時(shí)其強(qiáng)度變化率為23.1%。

　　由以上數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)水膠比從0.5~0.9時(shí)，強(qiáng)度變化率比較平穩(wěn)，繼續(xù)增加水膠比達(dá)到1.0時(shí)強(qiáng)度變化很大。故在實(shí)際工程中水膠比一般控制在0.7之內(nèi)，且此時(shí)粉煤灰摻量不能超過30%。

　?。?）由表3-1和表3-2可以知道：隨著水膠比的增大，抗壓強(qiáng)度減小；隨著齡期的增加，強(qiáng)度有所增加，增長率大約為30% 。

　?。?）當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到45%、60%時(shí)，二者強(qiáng)度變化率基本相同，即：水膠比，

　　由0.5增大到0.6時(shí)其強(qiáng)度變化率為10.6%。

　　由0.6增大到0.7時(shí)其強(qiáng)度變化率為10.8%。

　　由0.7增大到0.8時(shí)其強(qiáng)度變化率為51.7%。

　　由0.8增大到0.9時(shí)其強(qiáng)度變化率為幾乎為零。

　　但是，當(dāng)水膠比由0.9增大到1.0時(shí)粉煤灰摻量為45%的其強(qiáng)度變化率為13.2%。

　　粉煤灰摻量為60%的其強(qiáng)度變化率幾乎為零。

　　綜合以上分析可以知道：1，碾壓混凝土水膠比從0.7到0.8時(shí)，強(qiáng)度曲線有一個拐點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)），此時(shí)的強(qiáng)度變化率是比較大的。也就是說在此處強(qiáng)度增加或減少的比較快。這是由于水膠比較大，粉煤灰摻量較高，水泥用量減少，粉煤灰不能和充足的水泥水化產(chǎn)物石灰反應(yīng)生成致密的膠凝物所致?？梢?，水膠比、粉煤灰摻量的過分增加并不能提高碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度。所以在此處存在著一個最優(yōu)水膠比及相應(yīng)的粉煤灰摻量,即：當(dāng)水膠比大于0.7時(shí)，粉煤灰摻量不宜大于30%，那樣對碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度是不利的。2，當(dāng)水膠比從0.5到0.7變化時(shí)，粉煤灰摻量從30%到60%的抗壓強(qiáng)度曲線變化率幾乎相差不多，這又說明了高摻量粉煤灰碾壓混凝土的水膠比不宜大于0.7。而且，資料顯示，碾壓混凝土用于防滲的最優(yōu)粉煤灰摻量為30%~70%，但是水膠比必須控制在0.5以內(nèi)。當(dāng)粉煤灰摻量控制在30%以內(nèi)時(shí)，那僅僅是利用粉煤灰可以降低絕熱溫生而已。3，圖中曲線還顯示了：當(dāng)粉煤灰摻量為30%時(shí)，水膠比由0.5變化到1.0時(shí)，其強(qiáng)度曲線變化趨勢是比較平穩(wěn)的，沒有大的波動，近似于線性變化規(guī)律，這就說明了我國將粉煤灰摻量在30%以上的混凝土定義為高摻量粉煤灰混凝土的科學(xué)性。

　?。?）由表3-9可以知道：碾壓混凝土稠度服從“恒用水量定則”，當(dāng)用水量不變時(shí)，稠度恒定不變，即稠度不隨水灰比改變而變動。

　?。?）粉煤回?fù)搅颗c抗壓強(qiáng)度關(guān)系分析

　　分析：（1）圖示曲線從上至下水膠比分別為：0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 。

　　水膠比為0.6的曲線是根據(jù)所收集的資料數(shù)據(jù)繪制；而且粉煤灰摻量是0、10%、20% 的抗壓強(qiáng)度值均是資料獲得。從圖中可以看到，粉煤灰摻量小于30%的曲線圖變化率比較平穩(wěn)大約是11%。其中水膠比為0.6的曲線變化率為17.9% 。水膠比大于0.7時(shí)，強(qiáng)度變化比較大，故實(shí)際工程中，重要工程部位，水膠比都控制在0.7以內(nèi)是比較科學(xué)、合理的。

　?。?）當(dāng)粉煤灰摻量大于30%時(shí)：

　　水膠比為0.6、0.7的曲線變化率基本相同大約為9.4%

　　水膠比為0.8、0.9、1.0的曲線變化比較大，他們的曲線變化率大約為44.9% 。這主要是由于水膠比增大，粉煤灰摻量增加，水泥用量急劇減少，導(dǎo)致碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度的降低。

　?。?）當(dāng)粉煤灰摻量大于45%時(shí)：

　　水膠比為0.6、0.7的曲線變化率基本保持不變?yōu)?.4% 。

　　水膠比為0.8、0.9、1.0的曲線變化率繼續(xù)降低大、且三者的變化率基本上保持一致，大約為39.3% 。

　?。?）由圖3-3和圖3-4可以知道：

　　1、隨著粉煤灰量的增加，碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度減小。

　　2、隨著齡期的增長，抗壓強(qiáng)度有所增加。增長率大約為30% 。

　　由上可以知道，當(dāng)水膠比增大、粉煤灰摻量增大時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度降低很快，而且水膠比大到一定程度時(shí)，其抗壓強(qiáng)度的變化基本為零，因?yàn)閳D中顯示水膠比為0.8、0.9、1.0，粉煤灰摻量為60%時(shí)，碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度值基本相交于同一點(diǎn)。這主要是一方面由于水泥用量的減少、粉煤灰摻量的增加、用水量增加，混凝土內(nèi)部原生孔增多；另一方面是水泥水化產(chǎn)物———石灰與過量的粉煤灰反應(yīng)，不能形成膠凝物所致。

　?。?）粉煤灰摻量大于45%時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低幅度較大，這是一方面由于粉煤灰等量取代水泥，致使混凝土中水泥用量降低，早期水化產(chǎn)物生成量減少；另一方面，粉煤灰的增加，延緩了混凝土的凝結(jié)硬化。

　　（6）水膠比為0.9的曲線28天強(qiáng)度在粉煤灰摻量為10%~20%時(shí)，有一個相對回升區(qū)，且保持水平。這是由于水膠比較大、粉煤灰摻量與水泥水化產(chǎn)物——石灰充分反應(yīng)形成致密膠凝物，原生孔隙減少，使得強(qiáng)度有所增加?？梢姡瑢τ诓煌乃z比存在一個最優(yōu)粉煤灰摻量。

　　1.2 簡要結(jié)論：

　?。?）在水膠比一定的情況下，隨著粉煤灰摻量的增加碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度降低。且粉煤灰摻量小于45%時(shí)的抗壓強(qiáng)度降低率比大于45%的降低率要大，這種趨勢表現(xiàn)在水膠比為0.8、0.9的尤為明顯。但當(dāng)水膠比為0.7、1.0時(shí)，碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度值的變化率幾乎相等，近似為線性變化規(guī)律，與以往資料相符。水膠比越大抗壓曲線圖越靠近x坐標(biāo)軸。

　?。?）在粉煤灰摻量一定的情況下，隨著水膠比的增加碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度降低，且水膠比小于0.8時(shí)的抗壓強(qiáng)度降低率比大于0.8的的降低要大。粉煤灰摻量從30%到45%時(shí)的抗壓強(qiáng)度值跳躍比較大。而且粉煤灰摻量為30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值隨水膠比的變化而近乎于線性變化。粉煤灰摻量越大抗壓曲線圖越靠近x軸坐標(biāo)。

　　（3）由表3-8，我們顯然可以看出碾壓混凝土的表觀密度隨水膠比的增大而降低。

　　（4）由表3-1到表3-7表明：大水膠比、高摻量粉煤灰的早期抗壓強(qiáng)度比較低。而且強(qiáng)度增長緩慢。

　?。?）由表3-9可以知道：在同一水膠比下，vc值隨粉煤灰摻量的增加而減??；在同樣的粉煤灰摻量下，vc值隨水膠比的增大而減少。碾壓混凝土稠度服從“恒用水量定則”，當(dāng)用水量不變時(shí)，稠度恒定不變，即稠度不隨水灰比改變而變動。

　?。?）太高摻量的粉煤灰則充分稀釋了水泥顆粒,阻礙了碾壓混凝土早期強(qiáng)度的形成，隨齡期的增長,水化產(chǎn)物的增多,粉煤灰的火山灰效應(yīng)得以發(fā)揮.火山灰反應(yīng)的結(jié)果改善了水泥水化產(chǎn)物的質(zhì)量、消耗了晶體相、細(xì)化了毛細(xì)孔徑,而早期的粉煤灰“稀釋”作用也有利于水泥水化產(chǎn)物的均布.

　　1.3 討論：

　?。?）由于大摻粉煤灰量碾壓混凝土中的摻粉煤灰摻量很大，在總的膠凝材料用量比較低的情況下，混凝土早期強(qiáng)度很低，這是大摻量摻粉煤灰碾壓混凝土實(shí)際應(yīng)用的不足之處，需要我們進(jìn)一步的研究。

　?。?）大摻量摻粉煤灰碾壓混凝土的強(qiáng)度等性能的提高是否還可以用摻加外加劑等的方式來實(shí)現(xiàn)呢？很多學(xué)者研究提出采用激發(fā)劑來提高，那是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

　　（3）據(jù)權(quán)威資料顯示：碾壓混凝土在粉煤灰摻量達(dá)45%以后，其1年強(qiáng)度增長率可達(dá)173%~264%。可見碾壓混凝土的抗裂性能比常態(tài)混凝土要成倍地提高。說明，利用高摻粉煤灰既可降低混凝土的絕熱溫升，又可提高混凝土的后期強(qiáng)度增長率，這對混凝土的抗裂是有利的，對碾壓混凝土壩的抗?jié)B起到了很重要的作用。從而我們是否可以進(jìn)一步思考：在增加粉煤灰摻量的情況下，增大水膠比，從很大程度上降低壩體內(nèi)部的絕熱溫升，與此同時(shí)隨著齡期的增長，碾壓混凝土強(qiáng)度繼續(xù)增長，粉煤灰的水化作用進(jìn)一步發(fā)揮，這樣既有利于壩的穩(wěn)定，又對壩的防滲有很大效果。

　　（4）在粘土缺乏的地區(qū)，在筑壩時(shí)可以采用高水膠比、高摻量粉煤灰碾壓混凝土做為心墻用于防滲，而且強(qiáng)度也比粘土高的多（研究表明粉煤灰摻量在60%左右，碾壓混凝土的防滲效果最好）這種方法在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上是否可行呢？

　　（5）知道粉煤灰的作用機(jī)理：粉煤灰與石灰（堿性物質(zhì)）反應(yīng)生成致密的膠凝物。在堿性河流上修建的堤壩或其他水工建筑物是不是可以通過加大粉煤灰的含量來維護(hù)建筑物的耐久性呢？