粉煤灰混凝土耐久性的实地检测.pdf

12 粉煤灰混凝土耐久性的实地检测 王维忠 罗焕章 (水利部天津水利水电勘测设计研究院 300222) (中国水利水电第十一工程局) 摘 要: 阐述了三门峡水利枢纽工程在兴建、扩建与改建时大掺量粉煤灰混凝土的使用部位和施工质量, 以及经多年使用后 其碳化、钢筋锈蚀和后期强度的检测结果,并据此进行分析,说明该工程大掺量粉煤灰混凝土的耐久性是良好的。 关键词:粉煤灰混凝土 碳化 钢筋锈蚀 后期强度 耐久性 0 前言 我国水利水电建设中最早在混凝土中掺用粉煤 灰的是 1959年黄河三门峡水利枢纽工程。从工程兴建 时的内部混凝土到增建时的外部混凝土及钢筋混凝 土, 据不完全统计,掺用粉煤灰的混凝土量约为 130万 立方米,粉煤灰用量达 35400吨。 在水泥中掺入粉煤灰配制不同强度标号的混凝 土技术已较成熟, 但因耐久性会直接影响建筑物的安 全、可靠性及寿命, 故工程技术人员对掺粉煤灰混凝 土的耐久性极为关注。本文将以三门峡工程为例, 阐 述大掺量粉煤灰混凝土的耐久性, 包括掺粉煤灰后对 混凝土的碱度、碳化深度的影响, 以及是否会因此而 减弱或失去对钢筋的保护作用 , 从而导致钢筋的锈 蚀? 大掺量粉煤灰混凝土的后期强度是否会倒缩, 即 粉煤灰混凝土的使用寿命如何? 1 粉煤灰的掺用部位与施工质量 111 大坝内部混凝土 大坝内部掺粉煤灰混凝土约 120万立方米 , 粉煤 灰用量约 30650吨, 节约水泥约 22980吨, 混凝土设计 标号 C10(龄期 90天) , 采用太原 400# 矿渣水泥 (硬练 标号) , 水灰比为 0180, 粗骨料为四级配, 最大粒径为 120mm, 掺用郑州火电厂粉煤灰, 掺量为总胶凝材料的 40% ,每立方米混凝土的水泥用量仅为 89kg。施工中从 拌和机机口取样 287 组试件 , 平均抗压强度 R90= 13. 8MPa, 强度变异系数 CV = 01158, 保证率 P= 9519% ,抗渗标号满足设计要求。后经钻孔取样, 10年 龄期混凝土芯样的实测平均强度为 1716MPa, 比龄期 90天的平均强度增长约 2716%。实践表明, 大坝内部 混凝土的施工质量是良好的。 112 外部混凝土 11211 增建时, 左岸两条泄流排沙隧洞衬砌混凝土, 其设计标号为 C20W8F50,有抗冲刷、抗侵蚀要求。采用 大坝硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥, 水灰比为 0146~ 0150, 混凝土方量约为 1116万 m3, 其中掺粉煤灰混凝 土量约为 716万m3。两洞为钢筋混凝土结构,洞壁厚约 60~ 80cm, 最大厚度 1m左右, 钢筋保护层厚一般为 10cm。由于其耐久性要求较高,为此,根据不同部位混 凝土的不同要求,选用粉煤灰掺量为 10%~ 30%。 11212 改建时, 5# ~ 8#泄流排沙钢管道回填混凝土, 其设计标号为 C20W4F50, 有抗冲刷要求, 混凝土量约 为 1142万m3。除直接受水流影响的部位采用大坝硅酸 盐水泥外, 其它部位均采用矿渣大坝水泥, 水灰比为 0150。闸墩、胸墙等部位粉煤灰掺量为 20~ 30% ,边墙、 镇墩 ò 期混凝土掺 15%左右。 11213 1# ~ 5#发电机组蜗壳二期回填混凝土, 混凝 土量约 115万m3。由于 ò 期混凝土受 10年龄期 ?期老 混凝土和许多埋件的约束,甚似基础混凝土的性质,温 度控制要求较高,粉煤灰掺量为 20~ 40%。 11214 混凝土质量 增建与改建期间, 从机口取得抗压、抗冻、抗渗试 件 2980组,质量检验结果概述如下: ( 1) 混凝土抗压强度均超过了设计标号,如两条隧 洞和泄流排沙钢管道混凝土设计标号均为 C20, 试件 的实测平均强度,前者为 29MPa,后者为 28MPa;发电机 蜗壳 ò 期混凝土设计标号为 C15, 实测平均强度为 2110MPa。 ( 2) 混凝土抗冻、抗渗性能均达到或超过设计要 求, 如泄流排沙钢管道混凝土抗渗设计标号为 W4, 实 测均大于W5,抗冻设计标号 F50,抗冻试件经 50次(慢 冻) 冻融循环后, 抗压强度损失率仅为 713% , 远低于 F50强度损失率 25%的标准。 2 混凝土的碳化 2000年第 3期 混 凝 土 与 水 泥 制 品 2000 No3 6月 CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS June 混凝土与混凝土施工 13 211 碳化的危害 混凝土的碳化之所以成为耐久性的一项重要指 标, 主要由于三个问题: ( 1) 混凝土碳化后在其表面发 现网状裂纹; ( 2)碳化收缩作用可高达混凝土总收缩量 的三分之一, 使混凝土表面产生裂缝, 从而降低混凝 土抗拉、抗折强度及抗渗能力; ( 3) 降低水泥浆体胶孔 溶液的碱度,