摘要：粉煤灰是冶金、电力工业废料之一。粉煤灰做为一种矿物掺合料加入到混凝土中，可以使混凝土具有需水量低，烧失量小，抗压强度高等优点，并能提高混凝土各项物理力学性能，改善混凝土结构的抗冻性和抗渗性。本文通过分析大掺量粉煤灰混凝土在基础工程中实际试验和应用情况，探讨了大掺量粉煤灰混凝土配合比设计，生产过程中的质量控制，并分析了在施工过程中所遇到的问题的原因。
关键词：大掺量粉煤灰混凝土； 混凝土配合比； 质量控制
1 引言
当今社会是注重生态环境，合理利用资源，发展绿色产品，大力提倡可持续发展的时代。混凝土作为建筑工程中用量最多，应用最广的建筑材料，其成本和各项技术性能对于降低工程成本，提高混凝土的性能，有效利用资源，维护生态平衡都起着重大的作用。近年来，有学者将功能掺合料列为混凝土的第六组分。在混凝土中掺加矿物掺合料和研究矿物掺合料对于混凝土性能的影响已成为材料科学研究领域的研究热点。
我国有丰富的煤炭资源，近代电力工业的发展也仍然以燃煤火力发电为主。由于燃煤机组的不断增加，电厂规模的不断扩大，导致了粉煤灰排放量的急剧增长。如何利用和处置好粉煤灰是我们面临的一个非常重要的问题。如今，把粉煤灰做为一种混凝土矿物掺合料已经得到了越来越广泛的应用。加入了以粉煤灰为主的掺合料的混凝土具有需水量小，烧失量小，抗压强度高等突出优点，并能提高混凝土各项物理力学性能，改善混凝土结构的抗冻性和抗渗性。
在现有的试验研究成果的基础之上，结合工程实际，基于普通强度混凝土高性能化的设计理念，我们在某风力发电厂二期扩建工程的风机基础工程中采用了大掺量粉煤灰混凝土。本文通过分析大掺量粉煤灰混凝土在此工程中实际试验和应用情况，探讨了大掺量粉煤灰混凝土配合比设计，生产过程中的质量控制，并分析了在施工过程中所遇到的问题的原因。
2 工程概况
本工程为风力发电厂二期扩建工程的风机基础，用于安装塔筒高为55m 的发电机组。由于基础混凝土强度等级要求较高，故混凝土强度等级采用C40 。
本工程地处偏僻山区，地形复杂，道路陡峭，每个独立基础相距较远，故施工采用现场搅拌混凝土。另从经济性和耐久性方面考虑，风机基础混凝土采用大掺量粉煤灰混凝土。
3 混凝土用原材料及配合比设计
3.1 配合比设计原则
该工程采用西班牙建筑混凝土施工规范( EHE) ，要求基础混凝土体积较大且强度较高，所以混凝土水化热不能过大且不能过于集中，并要保证其良好的工作性。另外由于该基础工程中混凝土的用量较大，在满足规范要求和混凝土的技术性能指标的同时，应尽量考虑降低混凝土的成本。故采用大掺量粉煤灰混凝土不但可以改善混凝土的性能，提高混凝土的耐久性，还可以最大限度的提高经济效益和社会效益。该工程所采用的大掺量粉煤灰混凝土配合比的设计原则为：
(1) 调整粗骨料的级配，使空隙率达到可能的最低值。
(2) 合理的选择砂率。
(3) 控制单方混凝土的用水量[1 ] 。
(4) 采用大掺量粉煤灰作为混凝土的矿物掺合料。
(5) 采用新型高效外加剂。
3.2 配合比设计
3.2.1 原材料
水泥：选用沈阳冀东水泥厂生产的3215 级普通硅酸盐水泥。其性能指标见表1 。
砂：选用彰武产河砂，细度模数为218 ，表观密度2650kg/ m3 ，堆积密度1570kg/ m3 ，含泥量1.2 % ，泥块含量1.0 % ，空隙率40.8 %。
石子：选用彰武产碎石。性能指标如下：粒径5mm～ 31.5mm ， 表观密度2640kg/ m3 ， 堆积密度1530kg/ m3 ，针片状颗粒含量10.7 % ，含泥量0.5 % ，空隙率42 % ，压碎指标9.6 %。
外加剂：选用JL118 型外加剂。
粉煤灰：沈海电厂Ⅱ级粉煤灰
3.2.2 配合比设计结果
基于上述配合比设计原则，为了满足混凝土的强度和耐久性等技术指标的设计要求，并且尽可能的减少水泥用量，降低水化热，防止混凝土开裂，通过选用的原材料反复试配确定出该工程混凝土的基准配合比(见表2) 。
4 在混凝土的生产过程中的质量控制
4.1 原材料的质量控制
原材料质量的稳定性是影响混凝土产品质量稳定性的最重要的因素。保证混凝土产品质量稳定的条件，就是要有稳定的原材料质量和稳定的生产工艺参数(准确的生产计量和均匀的搅拌) 。在生产控制不变的情况下，原材料质量的波动必然引起产品质量的波动。因此，选择质量良好而稳定的原材料，对于生产质量控制是重要的[2 ] 。
本工程在保证水泥，砂，石，粉煤灰等原料出厂合格外还对已经进场的原材料进行二次抽样检测，加强对骨料的含泥量、针片状含量、级配的检测是由于上述的三个性能指标的好坏决定着集料级配是否良好。集料的级配不仅决定着混凝土的和易性，而且直接影响到混凝土的强度和混凝土的经济性。加强对粉煤灰质量的检测是由于把粉煤灰作为混凝土的组分加入到混凝土中，可以使粉煤灰的潜能得到充分的发挥。粉煤灰独特的“形态效应”、“微集料效应”和“火山灰效应”，掺入粉煤灰可以代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球形，可起到润滑作用，并且可改善混凝土的工作性、可泵性和抗渗性。同时可以明显降低水化热。所以粉煤灰的质量稳定对于混凝土产品质量的稳定性有着直接的影响。
基于上述原因，本工程采用二次检验的方法，保证配制混凝土的骨料级配良好，减小孔隙率，降低水灰比，提高混凝土的经济性。
4.2 水灰比控制
在本工程的实际施工过程中，为获得良好的使用效果，并结合当地的气象实际情况，现场根据原材料及气象情况及时测定砂石含水率并相应调整配比，严格控制水灰比，使施工配比符合设计的基准配比要求。
4.3 养护措施控制
粉煤灰在混凝土中发挥作用是在二次水化以后，强度在早期发展较慢。而混凝土在其强度发展过程中需要一定的温度和湿度。因此，养护方法显著地影响着大掺量粉煤灰混凝土的强度。经试验可知：蒸养- 蒸压二次养护可以显著的提高大掺量粉煤灰混凝土的强度[3 ] 。但此种养护方式并不适用于本工程的实际情况。本工程采用的是较大掺量的粉煤灰混凝土，采取自然养护，考虑到是秋季施工，在混凝土浇筑后，派专人定时淋水，保持混凝土表面湿润，并在重要的部位覆盖湿润的草袋并适当延长支模时间，使混凝土的表面形成一层防水薄膜，以防止自由水分蒸发，避免因干缩而引起的混凝土的收缩裂缝，并在浇筑好的混凝土表面罩好塑料薄膜，保证养护期间混凝土周围环境的温度。
4.4 其它方面质量控制
当粉煤灰的掺量较大时，粉煤灰可以作为填充料填充到混凝土的空隙之中，这样可以使混凝土更加密实。所以大掺量粉煤灰混凝土的搅拌时间要比普通混凝土的时间长。另外，大掺量粉煤灰混凝土要避免过振。这是因为粉煤灰相对密度轻，在振捣过程中很容易浮到混凝土表面，如果粉煤灰和水过于集中在浇筑层表面，混凝土层面之间就会形成薄弱环节，影响浇筑层面之间混凝土的强度。施工时注意混凝土振捣的控制，快插慢拔，不能过振使浆体集中表面，形成网状裂缝； 不能漏振使混凝土不密实， 出现渗水裂缝[4 ] 。
5 对大掺量粉煤灰混凝土在应用过程出现的问题及原因分析
5.1 施工中出现的强度波动大的原因分析
在实际的施工过程中，通过对抽样检测(见表3) ，发现F21 ， F17 ， F20 ， F19 基础的混凝土抗压强度与其它基础混凝土的强度相比波动较大。3d 的强度最大值和最小值之差为12.2MPa ，28d 的强度最大值和最小值之差则达到了5.4MPa 。根据以往的经验，原材料质量的波动，砂石含水率的波动，在控制范围内坍落度的波动等可以影响普通混凝土强度的波动也可引起大掺量粉煤灰混凝土的强度的波动。但这些原因一般不足以引起如此大的波动。
可能引起如此大的波动的原因可能是粉煤灰的品质不同引起的。经查施工日志，证明了上述现象是由于施工过程中使用了不同品质的粉煤灰导致的结果。
5.2 在施工过程中出现的粉煤灰上浮的原因分析
对于粉煤灰上浮的原因，有学者认为是:
(1) 粉煤灰密度太小。不同电厂的粉煤灰品质差别较大，其密度相差也可能较大。密度越接近下限，混凝土振实过程中上浮的可能性越大[2 ] 。
(2) 混凝土用水量高，水胶比大，混凝土体内自由水多，泌水量大，振实过程中砂石和水泥粒子沉降，就有可能致使粉煤灰上浮[2 ] 。
6 结论
(1) 本工程选用的是品质良好的Ⅱ级商品粉煤灰掺入混凝土中施工，采用超掺法，粉煤灰的取代量超过了30 % ，经工程实际检验，各方面性能均达到技术要求，且使用情况良好。说明从工程应用角度而言，对于较大体积的混凝土工程，采用大掺量粉煤灰进行混凝土施工，是一项可行的实用技术。
(2) 本工程所配制的大掺量粉煤灰混凝土在施工时粘聚性、保水性好。坍落度损失小，硬化后外观质量优良，抗压强度和抗渗性均能满足要求。
(3) 大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量。
(4) 为使水泥混凝土材料尽快迈上“绿色化”轨道，大掺量粉煤灰混凝土的研究和应用是一个重要方面。
(5) 在大掺量粉煤灰混凝土的生产工程中，应注意从原材料、水灰比、养护方法等方面来控制混凝土的质量。
(6) 粉煤灰的品质对于大掺量粉煤灰混凝土的品质起着至关重要的作用。
