开发应用 粉煤灰复合抗硫水泥混凝土的性能及应用 黄摘聪 要：为了探究抗硫水泥或粉煤灰复合抗硫水泥混凝土的性能，本文采用抗硫水泥和粉煤灰来配制混凝土。结果发现：粉 （新疆电力设计院，新疆乌鲁木齐８ ３０００１） 煤灰能改善混凝土的性能，特别是混凝土拌合物流动度、力学性能和抗侵蚀性能。当粉煤灰掺量为２０％或不掺时２８ｄ的抗 压强度满足Ｃ２５的要求。但是纯抗硫酸盐水泥的抗侵蚀性能是有限的，在早期时，浆体孔隙中就被侵蚀产物所占据，侵蚀 系数逐渐低于０．８５。当粉煤灰掺量为２０％时，２４个月的侵蚀系数均在１．０以上。经过２０５次冻融循环后，混凝土质量损失 （４．８６％）和相对弹性模量（９１．０％）的降低都相对较小，满足抗冻等级高于Ｆ２００和抗渗高于Ｗ６的要求。 关键词：抗硫酸盐水泥；粉煤灰；混凝土；涵洞；应用 Ｄ０ｌ：１０．３９６９／ｊ ｉ ｓｓｎ．１６７１—６３９６．２０１５．０２．０１６ 大海子水库位于呼图壁县平原区，海拔４１５ｍ左右，属 于温带大陆性气候。以呼图壁县气象站资料分析，多年平均 气温在６－３℃，一月平均气温在一１６．７＂Ｃ，七月平均气温为 ２５．６＂Ｃ；极端最高气温为４３．８℃，极端最低气温为一４１．７＂Ｃ。 水质分析表明，库区地下水ＰＨ值为７．８ ７．９，水化学类型为 ＳＯ４ ＣＬ－Ｎａ型水，矿化度１１．４ｇ／ｌ，属于咸水，其中ＳＯ４２一 含量５５３．６－６４５．３ｍｇ／１，根据《水利水电工程地质勘察规范 涵洞及坝体连接段，通过新增闸门调节过水流量并充当检修 闸门。经计算，混凝土的标号选用Ｃ２５Ｗ６Ｆ２００，考虑该地 区地下水的强腐蚀作用，选用具有一定抗侵蚀能力的高抗硫 水泥【。。 ，为了节约成本，选用粉煤灰复合抗硫水泥来配制 混凝土，并探讨其抗侵蚀能力。 １ 试验原材料与方案设计 １．１试验原材料 水泥（Ｃ）采用昌吉市屯河水泥，一的Ｐ．０４２．５Ｒ抗硫酸盐 ＧＢ５０２８７—９９》附录Ｇ的规定，库区地下水对普通水泥具有 结晶类腐蚀性。 水泥，比表面积为４００ ｉｎ０／ｋｇ，其它物理性质见表１；粉煤灰 （Ｆ）采用ＩＩ级粉煤灰，比表面积为４３０ ｍ ／ｋｇ，需水比为 ８８％，水泥和粉煤灰的化学成分检测结果见表２。 由于水库涵洞未修建检修闸门，工作闸门长期处于工作 状态，检修比较困难，给水库的管理工作造成诸多不便且对 水库安全造成一定隐患。因此，在涵洞进口处新建一座闸井、 表１水泥的技术性质 细度 标准稠度用水量 凝结时间（ｈ：ｍｉｎ） 安 抗折强度（Ｍｐａ） 抗折强度（Ｍｐａ） ｒ０ ０８／％） ｆ％１ 初凝 ｌ 终凝 定性 ３ｄ Ｉ ２８ｄ ３ｄ ２８ｄ １．５ ２６．２ ２：３５ ｌ ４：２９ 合格 ４．１ ｌ ７．５ １９ ９ ５０．６ 表２水泥和粉煤灰的化学成分／％ 材料 抗硫水泥 粉煤灰 ＬＯＳＳ ０．５１ ４．１Ｏ ＳｉＯ２ ２２．４６ ５５．４６ Ａｌ２０３ ３．９１ ２１ ２３ Ｆｅ２０３ ５．２７ ６．Ｏ３ Ｃａ０ ６２ ９４ ５．８９ ＭｇＯ １．８８ ５．５３ ＳＯ３ １．９９ ０．９６ Ｎａ２０ Ｏ３Ｏ １．４４ Ｋ１Ｏ ０．４３ １．９３ ＲｚＯ Ｏ．５８ ２．７２ Ｃｌ－ Ｏ．０１ ０．０９ 抗硫酸盐水泥混凝土中的骨料为大海子水库下游河床 中的水洗砂（Ｓ）和河卵石（Ｇ），水洗砂的细度模数为３．３ （粗砂），含泥量为０．２％，密度为２．６６ｇ／ｃｍ ，颗粒级配符 合ＪＧＪ５２—２００６《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》 １．２试验方案设计 考虑到水库放水涵洞对混凝土强度的要求较低，但需泵 送浇筑，故经试算后选用水胶／灰比为０．４０，砂率初步定为 ４４％，复合胶凝材料的总量为３２０ｋｇ，未掺粉煤灰时水泥用 中级配Ｉ区的规定要求；卵石为（５．３１．５）ｍｍ连续级配，压碎 指标为５．２％；外加剂为ＦＤＮ萘系高效减水剂；拌合水（ｗ） 和养护水均采用试验室自来水。 量２８０ｋｇ，减水剂的掺量通过控制拌合物坍落度在１ ８０￣５ｍｍ 时确定，经过多次试验选定的配合比与试验结果见表３。 表３混凝土配合比与试验结果 编号 水胶比 粉煤灰掺量 ／％ Ｃ Ｆ０ Ｆ１ Ｆ２ ０．４０ ０ ４０ ０．４０ Ｏ ２０ ３０ ２８０ ２５６ ２４５ ｌｍ 混凝土各项材料用量／ｋｇ 坍落度／ｍｍ Ｆ Ｏ ６４ ｌ０５ Ｗ １ｌ２ １２８ １２８ Ｓ ８７４．７ ８３０．８ ８３０．８ Ｇ ｌ１１３．３ ｌ１０１ ２ １１０ｌ ２ 减水剂 ２ ２２５ ２．１０Ｏ １９５０ ．ｌ７８ 】８３ ｌ８１ ４２ 开发应用 表４粉煤灰复合抗硫水泥混凝土的抗渗／抗冻试验结果 试件 编号 Ｆ１．１ Ｆ１．２ Ｆ１．３ ８．最终压力 平均渗水高度 抗渗 ／Ｍｐａ ／ｎ１ｍ 等级 冻融循环 次数 冻融前 质量／ｋｇ ９．５９ 冻融后 质量／ｋｇ ９．０８ ９．１２ ９．０１ 质量损失率，％ 实测值 平均值 ５－３２ ３．８Ｏ ５．４６ 相对动弹性模量 实测值 ９１．６ ９０－３ ９１．１ ９１．０ 抗冻 等级 平均值 １ ６ ＞Ｗ８ ２０５ ９．４８ ９．５３ ４．８６ ＞Ｆ２０Ｏ ３结论 （１）粉煤灰能改善混凝土的性能，由于粉煤灰吸水率较 小，当掺量大时，即使减水剂掺量小时，其流动度都较大。 对较小。满足抗冻等级高于Ｆ２００和抗渗高于Ｗ６的要求。 参考文献 ［１］胡全．高抗硫硅酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究［Ｄ】．，新疆农 业大学．２０１３．６ 当粉煤灰掺量为２０％或不掺时２８ｄ的抗压强度满足Ｃ２５的要 求。 （２）抗硫酸盐水泥的抗侵蚀性能是有限的，侵蚀龄期延 ［２胡全，２】唐新军，翟超．水灰比对高抗硫硅酸盐水泥混凝土抗侵蚀性能的 影响［Ｊ］．新疆农业大学学报，２０１３，３６（３）：２５５—２５８ 长时，侵蚀产物逐渐填充于浆体空隙中直至浆体开裂、脱落， 致使纯抗硫水泥混凝土的侵蚀系数逐渐降低，甚至低于 ０．８５。粉煤灰对混凝土的抗侵蚀性能有改善作用，当掺量为 ２０％时，２４个月的侵蚀系数均在１．０以上。 （３）粉煤灰复合抗硫水泥混凝土经过２０５次冻融循环后， 其质量损失（４．８６％）和相对弹性模量（９１．０％）的降低都相 【３］阿里木江。苏拉依曼，唐新军，李方元，等．高抗硫酸盐硅酸盐水泥混凝土 抗硫酸盐侵蚀性能探讨［Ｊ】ｌ新疆农业大学学报，２０１２，３５（４）：３２５－３２８ 【作者简介ｌ黄聪（１９８３～），男，甘肃人，本科，从事水利 ＿Ｔ－程设计研究工作。 （上接第３１页） 表７长裸眼下套管开泵压力对比表 井号 ＴＰｌ７０ ＴＨ１２２６８ ＴＨ１２２６５ ＴＨ１２３７ｌ 区块 托甫台工区 钾胺基聚磺 ６４６３ ５２５９ １９３．７ ６．５ 塔河十二区 聚磺防塌 ６４２６ ５２２９ ｌ９３．７ ９ 塔河十二区 聚磺防塌 ６０３７ ４８３７ １９３．７ ８．５ 塔河十二区 聚磺防塌 ５９７７ ４７７７ １９３．７ ８．５ 钻井液体系 中完井深ｍ 裸眼段长ｒｎ 套管尺寸ｍｍ 顶通压力ＭＰａ ６认识及结论 （１）聚胺抑制剂ＨＰＡ抑制能力强， 抗温性能好，与聚 磺钻井液配伍性好。 （２）聚胺抑制剂ＨＰＡ与ＫＣＩ配合形成钾胺基聚磺钻井 参考文献 ［１】鄢捷年．钻井液工艺学［Ｍ］．石油大学出版社，２００１ ［２］张孝华，罗兴树．现代泥浆实验技术［Ｍ］．石油大学出版社，１９９８ ［３］徐同台，陈乐亮，罗平亚，等．深井钻井液［Ｍ］．石油工业出版社，１９９４ 液，具有优良的抑制防塌性能，井径扩大率小，井眼质量好。 （３）钾胺基聚磺钻井液流变性能好，开泵容易，不易诱 发井漏，可降低深井长裸眼井下风险。 ［４】张克勤，等．国外高性能水基钻井液介绍［Ｊ］．钻井液与完井液，２００７ ［５］屈沅治，等．含胺优质水基钻井液研究进展［Ｊ］．钻井液与完井液，２００９、 （４）钾胺基聚磺钻井液抑制粘土水化分散能力强，对有 害固相控制能力强，剪切稀释性好，防泥包效果好，有利于 提高机械钻速。 【作者简介ｌ钟大虎（１９６６一），男，四川成都人，本科，工 程师，研究方向为页岩气井钻井技术。
