特高拱壩中粉煤灰含銨量對混凝土性能的影響

　　摘    要：　為了探究粉煤灰中銨含量對混凝土性能的影響,采用烏東德水電站大壩和地下廠房混凝土施工配合比,研究了兩種典型粉煤灰中銨含量對混凝土性能的影響,包括對新拌混凝土坍落度、含氣量和凝結時間的影響,以及對混凝土力學性能的影響。研究結果表明:當采用不同銨含量粉煤灰時,殘留銨對混凝土拌和物的引氣劑摻量、坍落度和含氣量經時損失率、混凝土凝結時間、泌水率均有不同程度影響;當銨含量超過一定程度時,引氣劑增加,坍落度及含氣量經時損失偏大,凝結時間略長,泌水率略有增加,但對混凝土的抗壓強度影響不明顯。研究結果可為水利水電建設工程混凝土生產及混凝土質量控制提供參考。

　　關鍵詞：　粉煤灰; 銨含量; 拌和物; 低熱水泥;

　　粉煤灰作為電廠排放的主要固體廢棄物之一,近些年來被廣泛地應用于建筑、建材領域。在廈門市及大型水利工程拌和或澆筑摻有部分粉煤灰的混凝土過程中發現,部分混凝土會發出一股刺激性的難聞氨味,特別是在混凝土攪拌過程中,刺激性的氨味會更大,部分商品混凝土攪拌站及建材制品公司均發現類似的問題[1]。

　　據相關研究,粉煤灰中的銨會在堿性環境下持續反應放出氨氣,在混凝土表面產生泡眼[2],對混凝土的表觀和抗壓強度造成不利影響[3];張宇等人對粉煤灰中氨的存在形式進行了研究,并探索了幾種測定氨含量的方法[4]。本文針對烏東德水電站特高拱壩出現的類似問題,開展了粉煤灰中銨含量對混凝土性能影響的研究。
 

　　1 、混凝土配合比

　　本次試驗選用大壩主體工程和地下廠房兩個典型配合比。其中大壩主體三級配常態混凝土施工配合比設計等級為C18030W14F200,坍落度控制在30～50 mm,含氣量控制在4.0%～5.0%。地下廠房二級配泵送混凝土施工配合比設計等級為C9030W10F150,坍落度控制在160～180 mm,含氣量控制在3.5%～4.5%。混凝土試驗用配合比見表1。

　　表1 混凝土施工配合比

　　2 、試驗原材料

　　本次試驗用原材料為1種水泥、2種粉煤灰(同一生產廠家,不同程度銨含量)、2種減水劑、1種引氣劑,各種原材料匯總列于表2。

　　2.1 、水 泥

　　試驗用水泥采用四川嘉華企業集團水泥股份有限公司生產的42.5低熱硅酸鹽水泥(以下簡稱:四川嘉華P·LH42.5),水泥物理力學性能檢測結果列于表3,水泥化學成分分析及水化熱檢測結果列于表4。

　　表2 原材料品種及生產廠家

　　表3 水泥物理力學性能檢測結果

　　表4 水泥水化熱及化學成分分析檢測結果

　　2.2 、粉煤灰

　　試驗用粉煤灰采用發耳電廠生產的2個批次粉煤灰,含銨量較低的粉煤灰樣品簡稱為A(以下相同),含銨量較高的粉煤灰樣品簡稱為B(以下相同),粉煤灰性能檢測結果列于表5和表6。依據工程標準,采用綜合滴定法對A、B粉煤灰樣品進行殘留銨含量檢測,A粉煤灰樣品殘留銨含量檢測結果為69.52 mg/kg,B粉煤灰樣品殘留銨含量檢測結果為2 893.94 mg/kg。

　　2.3、 拌和用水

　　拌和用水采用施工營地生活用水。

　　2.4、 骨 料

　　細骨料采用砂石加工系統生產的人工砂、人工碎石,檢測結果列于表7和表8。

　　2.5 、外加劑

　　外加劑采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產的緩凝型高效減水劑JM-Ⅱ(C),緩凝型高性能減水劑PCA-Ⅰ、高效引氣劑GYQ。

　　3、 混凝土性能試驗

　　3.1、 混凝土拌和物性能

　　根據表1中給定的混凝土配合比參數和技術要求,在水膠比、砂率、粉煤灰摻量、骨料級配固定不變的條件下,考慮兩種不同銨含量的粉煤灰,A 粉煤灰和B粉煤灰,對強度等級為C9030的二級配泵送混凝土和強度等級為C18030的三級配常態混凝土,進行拌和物性能及硬化物性能試驗,混凝土拌和物性能試驗結果列于表9～12。

　　表5 粉煤灰性能檢測結果

　　注:表中活性指數采用四川嘉華低熱硅酸鹽水泥P·LH42.5水泥檢驗; 含銨量定性檢測方法為稱取一定量的粉煤灰和水泥樣品均勻分散到蒸餾水中,攪拌后用廣泛pH試紙檢測溶液pH值。

　　表6 粉煤灰化學成分檢測結果

　　表7 人工砂品質性能檢測結果

　　表8 人工碎石物理性能試驗檢測結果

　　(1) 達到相同含氣量時,摻高銨含量B粉煤灰的常態混凝土的引氣劑摻量低于摻低銨含量A粉煤灰的混凝土;而對泵送混凝土,兩種銨含量粉煤灰對引氣劑摻量沒有影響。

　　表9 混凝土拌和物性能試驗結果

　　表10 混凝土坍落度經時損失試驗結果

　　表11 混凝土含氣量經時損失試驗結果

　　表12 混凝土凝結時間試驗結果

　　(2) 從坍落度1 h經時損失率看,常態混凝土摻B粉煤灰的經時損失率略高于摻A粉煤灰的,而泵送混凝土的則基本相當。

　　(3) 從含氣量1 h經時損失率看,摻兩種銨含量粉煤灰對常態混凝土的經時損失率影響不明顯,而泵送混凝土的則是摻B粉煤灰的略高于摻A粉煤灰。

　　(4) 摻B粉煤灰的混凝土初凝時間和終凝時間都略長于摻A粉煤灰的。

　　(5) 摻B粉煤灰的混凝土泌水率要高于摻A粉煤灰。

　　(6) 摻B粉煤灰混凝土后,混凝土拌和物出機后整個拌和過程能明顯嗅到刺激性的氨氣味,拌和物的pH值定性檢測比摻A粉煤灰大。

　　綜上所述:粉煤灰中銨含量對混凝土拌和物的引氣劑摻量、坍落度損失率、含氣量損失率、混凝土凝結時間、泌水率均有一定的影響。

　　4 、結 論

　　(1) 粉煤灰中銨含量對混凝土拌和物的引氣劑摻量、坍落度和含氣量損失率、凝結時間、泌水率均有一定的影響。
　　(2) 粉煤灰中銨含量對混凝土抗壓強度和劈拉強度無明顯影響。
　　(3) 粉煤灰中銨含量對混凝土耐久性能、變形性能、熱學性能和其他方面的性能影響有待研究。

　　參考文獻

　　[1] 黃洪財.粉煤灰氨味問題成因的調查研究[J].新型建筑材料,2013,40(12):23-25.
　　[2] 張曉利.問題粉煤灰引起的混凝土冒泡的原因分析[J].江西建材,2015(14):6,12.
　　[3] 劉冠杰,陳玉峰,任建國.高銨鹽粉煤灰在混凝土中的應用研究[J].新型建筑材料,2016,43(11):27-29,38.
　　[4] 張宇,王智,孫化強,等.脫硝后粉煤灰中氨氮物質的性質探討[J].粉煤灰,2015,27(5):5-6,10.