粉煤灰在水利工程中的应用

粉煤灰在水利工程中的应用

桂子涵

（2014级水利双语专业1班 学号120616837）

摘要：

粉煤灰作为一种优良的混合材料，近年来在水工混凝土中得到广泛的应用，不但能改善水工砼的性能，同时也带来了一定的社会效益。以往在大型水利水电工程混凝土施工中掺用粉煤灰,提高了混凝土质量,降低工程造价。

粉煤灰混凝土泛指掺有粉煤灰的混凝土。粉煤灰混凝土技术不仅可实现粉煤灰资源化，解决环境污染问题,还可以改善混凝土质量,增加混凝土品种、降低混凝土水化热及综合成本等，从而取得较好的社会效益、经济效益、环境效益。

粉煤灰混凝土技术发展加世纪30年代源于美国,随后在世界各国得到了广泛的应用与发展，其应用领域不断扩展，应用水平不断提高。我国从1958年开始在重大工程中应用粉煤灰混凝土，经过几十年的发展，目前已经在三峡工程、金茂大厦等工程中应用并取得了良好的社会和经济效益。

掺入粉煤灰后,使混凝土的早期强度降低,限制了混凝土中粉煤灰的掺入量和进一步的应用。近年来，工程技术人员在提高粉煤灰掺入量方面作了大量的工作,取得了很大的进展。本文介绍了护坡建堤方面的应用，水工地基处理工程的应用，以及总结了国内外大掺量混凝土的研究成果，说明了掺量粉煤灰混凝土可以在水利工程等结构混凝土中使用，具有很

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好的社会和经济效益。

关键字：粉煤灰；混凝土；护坡建堤；地基处理；水利工程

1、 引言

粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，是工业‘三废’，之一。目前，我国排放的粉煤灰主要应用在建材、建工、筑路等方面。随着工业的发展，粉煤灰排放量将逐年增加，合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和能源，而且能保护和治理环境。粉煤灰作为一种人工火山灰质材料，细度接近水泥要求，在混凝土中作为掺和料，可以改善混凝土性能，节约水泥，提高工程质量和降低成本。

粉煤灰本身并无胶凝性能，在常温下，当有水存在时，能与石灰起化学反应，生成具有胶凝性能的水化产物，这些水化产物，一般能在空气中立即硬化，而后渐渐具有水硬性。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，起减水作用。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密实度。

经大量的试验资料和实践证明,在水利水电工程浇筑混凝土和浆砌石的施工中,掺用优质粉煤灰有助于改善混凝土和水泥砂浆的物理性能及和易性,有利于增进混凝土和水泥砂浆后期强度和抗渗性,可以减少水化热,减少水泥用量,降低工程造价,尤其是对水泥用量很少的混凝土和低标号的水泥砂浆,要满足混凝土及水泥砂浆对和易性、均匀性、抗渗性的要求,无疑是很困难的,因而在这些低标号的混凝土和水泥砂浆中掺用粉煤灰就显得特别重要。因此,在大体积的水工混凝土和浆砌石的水泥砂浆中,适当地掺用优质粉煤灰,是一项保证工程质量的经济有效措施。

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2、粉煤灰

粉煤灰是在煤粉炉中燃烧煤粉时从烟道气体中收集到的细颗粒粉末。

2.1 粉煤灰的种类和性质

电厂排放的粉煤灰是由大量的球状玻璃珠和少量的莫来石、石英等结晶物质组成的。根据粉煤灰的矿物组成和特性，将其分为高钙粉煤灰的低钙粉煤灰两大类。按《高钙粉煤灰混凝土应用技术规程》(OBJ08一230一98)规定，如果粉煤灰的氧化钙含量大于8%或游离氧化钙含量大于1%时,视为高钙粉煤灰。我国绝大多数电厂排放的粉煤灰都是低钙的，故低钙粉煤灰又简称粉煤灰。

2. 2 粉煤灰的化学成分和矿物组成

粉煤灰的化学成分是山原煤的成分和燃烧条件决定的。SiO2和Al2O3是粉煤灰的主要活性成分。我国多数电厂粉煤灰的SiO2+ Al2O3均在60%以上。粉煤灰中的有害成分是未燃尽煤粒,粉煤灰的烧失量主要是含碳灰的矿物组成，主要是玻璃体、莫来石、石英和少量其他矿物，主要为直径1-5um的玻璃球和一部分形状不规则的晶体颗粒。玻璃体的化学成分中含硅较高（SiO2为60%-65%），含铝量较低（Al2O3为12%~20%）。

2. 3 粉煤灰对混凝土的改善作用

粉煤灰在结构混凝土中可置换水泥量多达60%,且不管是对新拌混凝土还是硬化混凝土的性能都有良好的改善作用。

一、和易性

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用高质量的粉煤灰取代部分水泥可改善新拌混凝土的和易性,因为:(l)粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成,表面光滑致密,在混凝土拌合物中能起该球作用。(2)新拌混凝土中水泥颗粒易聚集成团,粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒,释放更多的浆体来润滑骨料。(3)能减少用水量,使混凝土的水灰比降到更小水平,减少泌水和离析现象。(4)具有良好的保水性,有利于泵送施工。

二、强度

粉煤灰对混凝土强度的改善作用可从以下两方面说明：

（1）物理作用：粉煤灰的掺入可分散水泥颗粒，使水泥水化更充分，提高了水泥浆的密实度,降低混凝土的泌水，有利于混凝土中骨料—水泥浆界面强度的提高；

（2）化学火山灰作用：粉煤灰颗粒与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙胶体，有利于混凝土强度的提高。在硅酸盐水泥最终产物中， Ca(OH)2的体积占整个水泥石的25%，而且它的结晶强度最低，仅是托勃莫来石强度的1-2%。粉煤灰对Ca(OH)2有吸收作用，大概能吸收总量的15-30%。研究表明，用等重的低钙粉煤灰取代水泥后，前28天的强度有可能降低。但随着龄期的增长，粉煤灰与Ca(OH)2反应生成的水化硅酸钙不断增多，使混凝土后期强度有所增长。所以在工程设计和施工中要利用后期强度，则更为有利。

三、水化热

用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化热,降低混凝土的绝热升温。有资料表明，粉煤灰活性材料在头几天的水化程度并不十分明显，所产生的水化热仅及水泥的一半，用粉煤灰替代20%的水泥，可使7天的水化热下降11%。

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四、耐久性

由于粉煤灰减少了混凝土的孔隙，使混凝土的抗渗性明显提高，改善了混凝土的抗化学腐蚀的能力，还能有效地减小碱—骨料反应引起的混凝土膨胀，极大地提高了混凝土的耐久性。

3、粉煤灰在护坡建堤工程中的应用

早在20世纪初至50年代，美、日、英、法等国就先后利用把粉煤灰掺入砼中来修筑堤坝。目前，我国的粉煤灰年排放量已经达到8.0×108kN以上，居世界第二位。我国也早在20世纪50年代的三门峡等大坝工程的混凝土中掺用了粉煤灰。到了20世纪80年代，随着粉煤灰电收尘设备的普及、粉煤灰品质标准的颁布和粉煤灰产品的开发，我国粉煤灰的品质和稳定性有了大幅度提高，粉煤灰在水工混凝土工程中得到了广泛的应用。

3.1 粉煤灰在护坡工程中应用实例

近年来，我国对粉煤灰砼的研究促进了粉煤灰开发和利用，如掺入道路基层石灰土或水泥砼中，进行了可行有效的科学利用研究。1994年我们根据粉煤灰在道路基层石灰土、水泥砼及粉煤灰夹气砖中的应用技术对粉煤灰掺入到河道护坡预制块工程中进行了初步的探索。按选定的粉煤灰砼配合比拌和，预制成60cm×60cm×10cm粉煤灰砼预制砌块。铺设时砌块能互相咬合,不需勾缝。在黄河零点1m以上部分采用粉煤灰砼预制砌块护坡，按1∶3.0坡比铺设；砂、碎石垫层厚度各10cm；上面铺设一层土工布规格为350g/m2。坡顶、坡脚各设一道浆砌石埂，断面为50cm×60cm(宽×高)，横向每20m设一道浆砌石埂，断面为40cm×60cm(宽×高)，用M7.5砂浆砌筑,M10砂浆抹面。在 1m以下抛区内缘采用散抛石随坡就坡抛护，宽2m，厚度为60cm，块石粒径8～40cm，抛后整平、挤

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实。该护坡工程经4年应用，粉煤灰砼砌块未出现破坏情况，坡面仍很平整。

粉煤灰在护坡中的应用：（1）在基准混凝土中掺人水泥重量40%的粉煤灰（其中分别取代水泥20%、取代石屑10%）后，用于护坡预制砌块的粉煤灰混凝土配合比为：C:S:G:W:F=0.8:2.70:4.3:0.60:0.40混凝上拌和物的粘聚性和保水性良好，坍落度2cm-3cm，其抗渗标号已达S5；抗冻性已超过D100，若掺入适量PC-2型松香热聚物引气剂，抗冻强度还可以得到进一步提高。（2）在水泥混凝上中掺入粉煤灰，不仅能处理工业废渣，节约能源，节省了水泥，而且在一定条件下还能改善混凝上性能。粉煤灰混凝上的性能除早期强度发展较慢外基本上与普通混凝土相同或相似，而后期强度的增长却比普通混凝土高。（3）通过对粉煤灰混凝土预制砌块的精心设计和精心施工，可改善坡面的平整度和整体性，增强其抗冲刷能力。实践表明，粉煤灰混凝土预制砌块应用于护坡工程能够获得良好的工程效果。（4） 因为粉煤灰混凝土砌块预制生产不受季节限制，能加快施工速度，大大缩短施工周期，对水利工程，其优越性尤为突出。（5）由于粉煤灰混凝土预制块护坡能够克服干砌块石护坡诸多缺点，如施工期长，施工速度慢、整体性差、表面勾缝不能适应地基变形、施工质量难以控制等，实践表明粉煤灰混凝土预制块取代干砌块石应用于护坡工程是行之有效的。

3.2 粉煤灰在建堤工程中的实例

南宁市江北东堤扩建工程，护坡砼均为C10砼，常规C10砼拌和物的保水性、流动性差，按常规C10砼配合比施工的砼护坡面，较多处出现麻面、露砂头。施工过程中平仓困难，为了改善砼成型后的外观质量，减少平仓难度，经参建各方研究决定在C10砼施工中，采用粉煤灰掺和技术，采用掺粉煤灰砼共90000m3。经取样试验，砼强度满足设计要求，保证了砼的质量，减少了水泥用量。

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3.2.1 粉煤灰的掺和技术

1.粉煤灰的主要成分、性能。粉煤灰为粒径1-50ｕｍ的微细玻璃体球形颗粒，以SiO2为主要成分，含有少量的K2O、Na2O，是优良的活性混合材料。

2.粉煤灰的选择。（1）技术指标。粉煤灰的强度贡献是细度、需水量比、烧失量的综合的结果,粉煤灰投入使用前必须经过试验。其各项指标应符合国家标准(GB1956-79)的规定。烧失量<8%,含水量<1%,SO3含量<3%，细度(用80ｕｍ方孔筛余)<8%，需水性(粉煤灰净浆标准稠度需水量以重量计)<50%，28d抗压强度(与不掺粉煤灰水泥硬练胶28d抗压强度之比)>75%。（2）级别与选用。粉煤灰分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个级别。为保证砼质量达到国家标准(GB1956-79)规定的技术指标，同时便于采购材料，选用适合的粉煤灰混合材料。由于粉煤灰属水硬性混合材料，贮运粉煤灰时,必须注意防潮、防水避免结块，应随用随运。贮存期超过3个月，必须重新进行检验测定，符合要求方可选用。

3.粉煤灰的掺用方法。采用干法施工，即在拌和砼时与水泥一起加入，简便易行，容易操作。

4.投料顺序:卵石、砂土、粉煤灰、水泥、水。

3.2.2 工程中的应用效果

严格按掺粉煤灰配合比拌制的砼料，运至工作面时，表面无沁水，面上的粗骨料均有胶结材料胶结；浇入仓内，砼层面无沁水，振捣时，板缝冒出浆液，层面易起浆。浇筑成形后的砼坡面，拆模时，可见表面光洁，仅有少量麻面，无蜂窝。掺粉煤灰后，砼的和易性及施工性能有了较大的改善，减少沁水，提高砼的质量。南宁市江北东堤护建工程护坡

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C10砼90000m3，按配合比计算实际用粉煤灰8100吨，相应节约水泥8100吨，两者价格差额135元/吨（水泥230元/吨，粉煤灰95元/吨），节约投资109.35万元，取得了较好的经济效益。

4、粉煤灰在地基处理中的应用

4.1 粉煤灰在深层地基处理工程中的应用

目前，粉煤灰主要用于二灰桩、二灰土桩、粉煤灰混凝土桩、粉煤灰固结桩，混凝土二灰组合桩等，与土体共同构成复合地基加固深层软土。

4.1.1 二灰桩

在岩土工程界，用来改良地基的二灰桩有两种，其材料均是粉煤灰与石灰的混合料，只是掺合的比例不同。一种是以粉煤灰为主的二灰混合料，粉煤灰桩的加固机理是：①桩间土的挤密作用。在粉煤灰桩成桩过程中，压实桩体用的机具对桩周土体产生一定范围的塑性挤密区，塑性挤密区中的土体，初始孔隙水压力较大，随着时间的推移，产生的孔隙水压力通过粉煤灰桩体逐渐消散，土体得到排水固结，强度得到提高。②桩的置换作用。在桩体密实度较大的情况下，其无侧限抗压强度在龄期为90d时，qu=2.0～4.7MPa，变形模量为50～250MPa，为一般土体模量的数十倍，在荷载作用下，桩体产生应力集中，分担较多的荷载，并传递给深层土体，提高了加固地基的承载力。

另一种二灰桩是以石灰为主（以下称石灰-粉煤灰桩），其常用配比为粉煤灰：生石灰为3：7～1：9（重量比）。其为了解决纯石灰桩桩身的软化问题。目前，石灰粉煤灰桩也同样得到了广泛的应用。鉴于石灰粉煤灰桩以石灰为主，因此其加固机理与前述粉煤灰桩

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不同。除了同样具有置换作用和成孔挤密作用外，还具有：①膨胀挤密。生石灰吸水膨胀，对桩间土产生很强的挤压力，促使周围土挤密。②脱水挤密。生石灰吸水反应放出大量的热量，使土体产生一定的汽化脱水，从而导致土中含水量下降，孔隙水减少，土颗粒靠拢挤密。③胶凝作用。石灰与土产生反应生成的水化物使土凝聚性增大，改变了土的结构，提高了土的强度。

4.1.2 二灰土桩

所谓二灰土桩，是在上述二灰混合料的基础上，在材料混合时再加入一定量的土，按上述同样的方法打入土中而成的桩。二灰土桩的优点是其材料容重较二灰混合料高，有利于成桩时下料挤密。就强度而言，二灰土桩桩身强度较同条件下（同密度、同龄期）的粉煤灰桩小，与灰土桩接近。其加固机理与灰土挤密桩类似。

4.1.3 CFG桩

CFG桩又叫粉煤灰混凝土桩。它是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和制成的一种具有粘结强度的半刚性桩，该桩型由中国建筑科学研究院地基所率先提出，与碎石桩复合地基相比，CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、沉降量小、沉降快等优点。有文献报道了采用CFG桩处理淤泥质粘土地基的工程实例，经测试承载力提高140%，压缩模量提高4%～132%,与其它处理方法相比，经济效益提高显著，基础工程总造价比预制桩方案节省1/3～1/2，比灌注桩方案节省1/4～1/3，比碎石桩方案节省1/6～1/5。

4.1.4 粉煤灰固结桩

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在软弱地基中采用粉煤灰固结桩，具有成桩可靠、形状任意选择、造价低廉、改良地基效果好、抗变形能力强、桩体密实度高等优点。粉煤灰泥浆是由粉煤灰、水泥、石膏加水制成，加压注入尼龙袋中，挤密周围土体，必要时注浆管可上下反复二次压浆。尼龙袋具有模板、过滤脱水、加压和增强等效果。由于灌注时用加压排水措施，尼龙袋微孔在灰浆向外渗出过程中，水只能向外渗，并被隔在袋外，,形成固结硬化均匀的桩体。

4.1.5 混凝土二灰组合桩

通过对石灰桩、二灰桩及灰土桩复合地基的桩体受荷特性分析，认为这些柔性桩的处理效果主要由上端（1～2）d范围内桩身材料强度控制。基于这一点，研究人员采用桩上段混凝土灌注（长3d～4d）与下段二灰桩组合的组合桩单桩承载力来进行试验研究，分析了组合桩提高承载力的合理因素，提出了混凝土二灰组合桩的设计计算方法。这种组合桩一定程度上克服了像二灰桩那样的柔性桩桩顶强度偏小的缺陷，使得桩身荷载向更深处传递，提高了复合地基的承载力。但该种桩的承载力受二灰桩体强度的限制，上段混凝土强度不可能充分利用。

4.2 粉煤灰在浅层地基处理工程中的应用

垫层处理是浅层地基处理中较为常见的一种形式。研究表明,粉煤灰具有良好的工程特性：①重量轻。粉煤灰的容重一般小于土的容重，因此在作垫层时可减少基础持力层的自重作用，增强地基的承载力。②最优含水量区间较宽，一般wop=28%～38%，便于施工压实时控制最优含水量。③渗透性好。渗透系数k=10-3～10-5cm/s,且大多数为10-4cm/s，相当于粉土，作为垫层时排水效果好，可以加速持力层土体在上部结构荷载作用下的排水固结。④压实后具有较高的强度。一般粉煤灰垫层的地基承载力大于等于120kPa。上海宝钢产粉煤灰,其垫层标准贯入击数N=7～11击,平均9击；黄砂垫层N=7～9击，平均8

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击，粉煤灰垫层优于黄砂垫层。因此，在作地基浅层处理时，利用粉煤灰作垫层可达到既经济又实用的效果，较其它材料优越。国内粉煤灰垫层的常用做法是：以粉煤灰为主，掺合少量石灰或水泥制成混合料，每层铺厚20～25cm，用600kg的振动碾压而成。常用配比为：粉煤灰80%～90%，石灰10%～20%，水泥5%～10%。各种配比的试块28d强度在0.5～7.5MPa之间。也可将粉煤灰与碎石混合后压实而成，配比为：2%～3%石灰，8%～12%粉煤灰，85%～95%碎石。应用时可根据具体情况由试验确定配比。为了进一步提高经济效益，人们尝试利用纯粉煤灰作垫层。这在地下水位以下时就遇到了粉煤灰软化的问题。试验及工程实践表明，当粉煤灰垫层位于地下水位以下时，由于浸水饱和的确会使粉煤灰产生结构软化，导致强度或承载力的降低。但降低幅度并不很大，其变化幅度大约为20%～30%，沉降变形增大约10%。只要设计人员设计时考虑这一因素，设计时承载力作些折扣，纯粉煤灰垫层还是安全的。

值得一提的是，粉煤灰是有侵蚀性的物质,但无论是用作深层处理还是浅层处理，不构成对环境的污染，对地下埋设的金属构件具有一定腐蚀性，但不必为此作特殊处理，仅作一般防腐措施即可。另外，在东北地区利用粉煤灰作浅层地基处理时，还要注意其抗冻胀性。

5、粉煤灰混凝土技术的发展历程

5.1 国外粉煤灰棍凝土发展简况

粉煤灰混凝土技术发展的先驱是美国伯克利加州大学理工学院的R.E.Davis，他于1933年开始研究粉煤灰在混凝土中的应用，随后与其合作者陆续发表了国际上首批粉煤灰混凝土的研究报告。

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40年代，美国垦务局等工程部门，通过不少水坝工程混凝土中掺加粉煤灰的成功试点，终于决定在蒙大拿州的饿马坝大型工程中大规模应用粉煤灰，共掺用粉煤灰13万吨。竣工后的定期观察表明，粉煤灰混凝土至今保持良好的性能。因此，欧美国家有关文献将饿马坝工程中粉煤灰的应用列为粉煤灰混凝土技术发展史中第1块里程碑。50年代，英国、法国、德国、前苏联、波兰、日本、印度等国的水利工程中也应用了粉煤灰混凝土。从60年代开始，美英等国对粉煤灰混凝土的研究与开发更进入新的发展阶段。例如：日本、美国承包香港地铁丁程和东南亚港口工程特地从我国购买粉煤灰，每吨65美元接近于普通水泥的价格，其它国家也向我国订购粉煤灰，粉煤灰在国际市场己成为引人注目的商品之一。同时，60年代防止空气污染法令的颁布，增加了电除尘装置，从而大大增加粉煤灰排放量和提高了灰的质量：70年代初由于“能源危机”，导致火力发电厂建设的增加；至80年代，粉煤灰已逐步发展成为混凝土的基本组分，经过十多年的努力，在不少国家中粉煤灰混凝土应用技术取得了显著的进步。比较集中的反映在1982年在英国利兹召开的 “粉煤灰在混凝土中应用”第一届国际学术讨论会，会议对粉煤灰在混凝土中作用做了新的评价，认为是一种具有独特性能的混凝土新材料，可在结构混凝土中加以应用。在大量试验研究和工程实践基础上，不少国家相继制订了粉煤灰标准。如美国从1965年开始公布ASTMC618粉煤灰暂行标准，从化学成份、细度、抗压强度比、需水量、均匀性等指标作了规定。英国在1982年，颁布了《作为结构混凝土中胶凝物质组分的粉煤灰标准》。

5.2 我国粉煤灰混凝土的发展状况

我国从1958年以来，先后在黄河三门峡、刘家峡，陈村、合山、欧阳海灌渠，以及台湾的雾社坝工程等水工中掺用粉煤灰取得了减少水化热、改善性能、节约水泥的良好效果。在工业与民用建筑的钢筋混凝土建筑物、构筑物也有使用，如桂林沙河电厂地下厂房的梁、板、柱等钢筋混凝土中掺10%-25%的原状灰，1956年8月齐齐哈尔钢厂轧钢车间用齐齐哈尔电厂原状灰配制混凝土浇筑具有牛腿的柱子，掺入12%粉煤灰。

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1976年底由北京市建筑材料科研所、石景山电厂和`包力建设研究所等单位开始了磨细粉煤灰的性能及其应用研究，至1977年8月又与北京市基建工程单位相结合，开展地铁混凝土工程掺粉煤灰的试验研究。北京市建材局高井烟灰制品厂在短时间内建成了年产10万吨的磨细粉煤灰车间，还建七个圆筒仓和铁路站台等粉煤灰综合利用工程，向全市施工单位提供磨细粉煤灰成品，并可出口满足国际市场的需要。

1994年12月举世瞩目的长江三峡工程正式开工，整个工程混凝土量为2799万立方米，其中大坝混凝土工程量为1527万立方米，由于三峡大坝要安全运行数百年，对大坝混凝土的耐久性要求高，所以确定选用I级灰。三峡大坝混凝土的配合比设计，采用低水泥用量、低用水量、低水胶比的技术路线,通过高掺I级粉煤灰、高效减水剂和引气剂制备出水泥用量低、水化热低、用水量低,抗渗性好、耐久性好的混凝土，其中可掺入I级灰高达30%。1999年二期工程进入混凝土浇灌高峰，I级灰用量预计达30万吨。三峡工程采用缓凝高效减水剂与引气剂以及掺加粉煤灰，大大降低了砼用水量和大体积砼的绝热温升与干缩，提高了砼的抗裂性、体积稳定性和耐久性，从而使砼具有良好的施工和易性和经济性。通过砼配合比试验，优选出的配合比可取得约3 亿元经济效益。

长江三峡水利枢纽工程是治理和开发长江的关键性工程，具有防洪、发电、航运、供水、养殖等巨大综合效益。保证三峡工程的建设质量，对工程的安全可靠运行具有深远意义。该工程建设中采用了“三掺一低”技术措施，保证了工程质量。“三掺”是指在混凝土中掺加高效减水剂、引气剂和粉煤灰，“一低”是指在三掺条件下对混凝土采取低用水量，即100kg / m3以下。工程中掺加粉煤灰，具有改善混凝土性能，提高工程质量、节约水泥和资源、降低成本、保护环境等优点。

我国粉煤灰混凝土新技术己发展到相当成熟水平，从1979年开始，国家颁布了GB1596-79《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》国家标准，对掺入混凝土中的粉煤灰规定了

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品质指标，在1986年建设部颁布了JBJ28 - 86《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》，在1990年颁布了GBJ146 - 90《粉煤灰混凝土应用技术规范》对粉煤灰品质指标的规定同国际上先进水平是相当的。

在50年代初期，上海市进行了粉煤灰水泥与混凝土的研究，1958年上海地下工程采用了粉煤灰混凝土，80年代，上海市又成为发展粉煤灰混凝土新技术试点城市，加强研究和开发，旨在解决粉煤灰在钢筋混凝土中的应用和节约水泥问题。上海在1978年学习北京磨细粉煤灰先进经验，借煤气公司水泥厂球磨机磨细100吨粉煤灰试用，接着又在闵行北桥五金建材厂建造了年产5000吨磨细粉煤灰中试车间，1982年9月上海建材局在阂行电厂毗邻的建材基地,建造年产10万吨的磨细粉煤灰厂，1989年宝钢综合服务公司磨细灰生产线投入生产，以后宝扬磨细灰厂、高化电厂新宝粉煤灰磨细灰厂、宝能磨细灰厂相继投产，年产量都达到10万吨。现共有5座磨细灰厂，总设计年生产能力约为50万吨。为保证工程质量，这些厂既要有商标，又必须有出厂质量保证书。

上海利用磨细粉煤灰配制大流动度泵送混凝土技术，成功地用于南浦大桥（C40泵至154m高）、杨浦大桥（C50泵至180m高、C50泵至230m高、C40泵至350m高）和88层金茂大厦（C40泵至380m高）等重人市政工程和超高层建筑。

90年代，保护地球环境，寻求与自然的和谐，走可持续发展之路已成为全世界共同关心的问题。因此提出“绿色混凝土（Green Concrete）”、“绿色高性能混凝土（Green High Performance Concrete GHPC），和“环保型混凝土（Environmentally Friendly Concrete）”的概念，专家指出它们是21世纪混凝土的发展方向，是混凝土的未来。同时，粉煤灰已在高性能混凝土、碾压混凝土、泵送混凝土及人坝混凝十中得到广泛应用，有关的研究也取得了较大的进展。这也正符合混凝土的发展方向。此外，根据第四届水泥与混凝土国际会议(BSICC)上吴中伟、陶有生的报告，我国混凝土今后的对策是大力发展高性能

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混凝土和商品混凝土。而绿色高性能混凝土的特点之一是降低水泥熟料，尽量地掺加特殊混合材，当然包括粉煤灰。研究也表明，掺加粉煤灰，尤其是超细粉煤灰，可提高混凝土的综合性能。所以，粉煤灰在高性能混凝土中具有很大的应用潜力，其绿色环保意义也是巨大的。

国内粉煤灰在混凝土中的应用也取得了不小的成绩。如粉煤灰作为大体积混凝土的掺和料，在水利工程中用于修筑大坝等；大掺量粉煤灰碾压混凝土目前正在研究并已有应用，正在研究开发的领域是预制混凝土、道路混凝土等。原状粗粉煤灰用于结构混凝土中代替部分水泥或部分砂的技术也得到了重视和发展。

但是，同发达国家相比，我国还存在不少差距：（1）粉煤灰在水泥和混凝土中的利用率还不高。（2）在技术经济效益方面，以粉煤灰混凝土技术推广较好的上海地区为例，目前仅节约水泥5%~15%，且局限于土建工程，而国外一般水平是节约水泥20%，英国是30%。（3）粉煤灰商品混凝土总产量的比例低于国际一般水平，而且产品标准、规格、生产和经营管理等方面也都处于起步阶段，大量研究开发工作有待重视。

6、 结论

2011年，中国粉煤灰综合利用量达3.67亿吨，综合利用率达68%，“十二五”末中国粉煤灰综合利用率将提高到70%，在扩大其规模、提高其利用水平的基础上，粉煤灰综合利用将得到平衡稳步发展。本文也根据以上内容得出以下结论：

1、掺用粉煤灰对混凝土的强度、和易性、均匀性和抗渗性有所提高，降低水化热、节约水泥和降低工程造价，提高施工生产的经济效益，可在今后的水利工程建设中进行大力推广应用。

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2、粉煤灰混凝土技术不仅可实现粉煤灰资源化，解决环境污染问题，还可以改善混凝土质量，增加混凝土品种、降低混凝土水化热及综合成本等，从而取得较好的社会效益、经济效益、环境效益。

3、粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：

1）、填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，由于粉煤灰的容重（表观密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实，在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。

2）、对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

3）、粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。

4）、粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。

4、近年来，工程技术人员在提高粉煤灰掺入量方面作了大量的工作，取得了很大的进展。本文总结了国内外掺量混凝土的研究成果，介绍了掺量混凝土的工作特性、力学性能和耐久性。虽然我国目前粉煤灰在混凝土中的应用也取得了不小的成绩，但是距发达国家还是有一定距离，大量研究开发工作有待重视。

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