硅灰在高强泵送混凝土中的应用

硅灰是在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸气氧化后，经收尘装置收集得到的极细粉末。硅灰的成分一般为无定形二氧化硅，其颗粒比水泥、粉煤灰等小很多，平均粒径为0.1~0.2μm。硅灰具有很高的火山灰活性能有效增强混凝土的强度，其颗粒更小能表现出更强的填充作用，是混凝土更加致密，进一步提高混凝土的耐久性能。掺入硅灰还可以使混凝土的更好的体积稳定性和徐变变形减小、良好的化学稳定等性能。

跨越深谷的桥梁现在都在往大跨度发展，施工现场一般都采取泵送混凝土现浇梁段工艺，这对混凝土拌合物的和易性、可泵性、压力泌水等品质要求就更高；百年的使用寿命也要求混凝土结构物必须具有良好的耐久性能。

1.1 硅粉的性能

硅粉颗粒极细，粒径0.2～2μm，一般平均为0.5μm，表面积为20～23m²/g，是水泥的50～60倍。硅粉具有很高的活性，掺入混凝土中，可显著地改善混凝土的性能。

1.2 硅粉混凝土的性能特点

（1）强度显著提高。在普通混凝土中掺入硅粉后，其强度因掺入方式（内掺或外掺）、掺入的品种及掺量的不同可提高约40％～150％。

（2）新拌混凝土的和易性获得显著改善。掺入硅粉后，混凝土没有离析和泌水现象，但其坍落度比普通混凝土有明显减小。

（3）其他性能的改善也较明显。抗化学侵蚀性、抗空蚀性、抗冲击性，均有大幅度提高。

桐子园特大桥位于杭瑞高速公路贵州思南县境内，主桥上部构造采用主跨150m边跨79m的对称预应力混凝土箱型连续刚构形式，引桥采用4*40m预应力混凝土T梁先简支后连续的形式，刚构箱梁采用纵向、腹板竖向和顶面横向的三向预应力控制。为了有效地利用现有设备和材料，结合过去的施工经验，采用菱形挂篮悬臂现浇施工工艺完成。

按照设计图纸及相关技术规程要求，结合工地材料的特性，优选硅灰泵送混凝土配合比。虽然混凝土搅拌站至施工现场的距离虽然不远，但施工道路崎岖路面狭窄，容易造成堵车现象，为克服坍落度损失带来不利影响，同时由于硅灰比其他矿物外掺料具有更强的吸水所用，所以一般坍落度出厂宜适当加大。

试验室配制时混凝土拌合物28天强度为62.4Mpa，弹性模量为4.67*10⁴Mpa,出机坍落度210mm，0.5h坍落度无损失、1h坍落度损失为20mm，扩展度560*550mm²，含气量3%，初凝时间7h25min，终凝时间10h55min，常压无泌水，压力泌水率为0.8%，碱含量为1.23kg/m³，氯离子含量为0.016%，混凝土拌合物粘聚性好，工作适宜性强。

施工时正处于暑期，气温高，山谷中风力均在5级以上。正式浇注前，必须选定一个气候条件相对恶劣的天气进行梁体混凝土浇注演练，掌握施工中的各种有利不利参数（如运输时间、实际坍落度损失、输送泵工作效率等），据此指导施工。

现场测试的混凝土拌合物技术指标均满足梁体浇注要求，制作的同条件养护试件48小时强度均能达到设计强度80%以上，7天强度能达到100%，弹性模量达到100%，为箱梁的张拉提供了可靠的质量和时间保障。

搅拌混凝土和浇注过程中，应严格控制拌合物性能，坍落度±20mm，水胶比±0.02。现场跟踪测温显示在混凝土浇筑初期，升温速度快，混凝土内部温升的最高值一般在24～48h内产生，48h内温升可达到或接近峰值，此后趋于稳定，并开始降温，温度峰值比一般混凝土稍低且持续时间也缩短。

5.1 硅灰混凝土拌合物1h后坍落度衰减较快

（1）高效减水剂的合理使用能有效延缓坍落度衰减。一般情况下，掺入硅灰后混凝土的用水量会增加，在相同胶凝材料和用水量时会表现出坍落度减低和损失加大等现象，高效减水剂的加入能消除硅灰带来的这些负面影响。

（2）硅灰与高效减水剂的相容性性能试验，通过调整高效减水剂的有效组分来确保与硅灰的相溶性，保证混凝土拌合物坍落度不过快衰减。配合比试配时也应适当加大出机坍落度设计。

5.2 硅灰混凝土拌合物的质量控制

（1）混凝土拌合物的各种材料，特别是硅灰加入量应准确性计量，防止材料用量波动大而引起拌合物性能发生改变，不利于施工成型。

（2）硅灰混凝土搅拌时间的适当增加5~10s，这样才能充分搅拌均匀，得到高品质的混凝土拌合物。

5.3 泵送混凝土堵管的预防

混凝土输送泵在工作室，混凝土分配阀换向吸入混凝土，垂直管中的混凝土重力将对混凝土泵送产生逆流压力，垂直管中的混凝土越高则逆流压力越大，当该垂直压力过大而使混凝土反流入输送泵时就造成了堵管。

实际施工过程中，泵管管道壁的润滑成都不够、管节连接是密封圈不紧密导致漏气、泵管固定不牢固致使摆动、混凝土离析或者泵管温度过高、混凝土在泵管中停留的时间过长等等诸多因素都会导致混凝土堵管，必须保持警惕。

（1）合理选用泵管，泵送混凝土前应对泵管的连接接头进行逐一检查，泵送混凝土前应用同标号砂浆或者水泥浆充分湿润管壁。

（2）加强混凝土拌合物质量控制，对出机混凝土质量不满足要求的应及时进行调整，不得将品质不好的混凝土强行灌入混凝土输送泵。输送泵中的混凝土必须保证在搅拌过程中，不得停机。

（3）施工完成后应先后用砂浆和清水对泵管进行充分清洗，保证泵管内部清洁。

（1）硅灰在新拌混凝土中表现出良好的稳定性，能有效的防止泌水，特别能较少是在高压泵送压力下的泌水，防止泵后混凝土拌合物离析。

（2）硅灰的颗粒十分微小，掺入硅灰的混凝土必须同高效减水剂同时使用方可减少混凝土的单方用水量，否则将无法充分利用硅灰非常强的充填致密特性，从而不利于改善混凝土的耐久性。

（3）研究表面，硅灰在混凝土中能比水泥孰料具有更快的反应速度，且掺入硅灰后的混凝土抗软水溶蚀、抗硫酸盐侵蚀、抗渗性等方面都有较强的提高。加大硅灰在混凝土中的合理应用将取得更加良好的社会经济效益。

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