粉煤灰混凝土应用技术研究水利工程论文
粉煤灰混凝土应用技术研究_水利工程论文 粉煤灰混凝土应用技术研究—水利工程论文 摘要:本文研究了不同产地的粉煤灰物理性能、化学性能、微观分 析和作用机理,粉煤灰混凝土的超量系数(6 c)和取代水泥百分率(Be) 的选择。粉煤灰混凝和基准混凝土对比的物理性能、力学性能、长期 性能及应用情况等方面的试验成果。关键词:粉煤灰粉煤灰混凝土 基准混凝土 1前言 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,我国年排放粉煤灰约11000万吨,利用率为42%, 主要应用在建材、建工、筑路、回填方面。粉煤灰也是福建省数量 最大,分布较广的工业废渣之一,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,在混凝土中 作为掺和料,可以改善性能,节约水泥,提高工程质量和降低成本, 为了更好地应用粉煤灰混凝土,现将粉煤灰混凝土的性能及应用试 验研究成果综述如下。 2粉煤灰在混凝土中作用机理 粉煤灰是人工火山灰质材料,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。粉煤 灰掺入混凝土中,水泥水化析出的Ca(OH)2形成的钙离子,吸附在 微珠玻璃表面上,能够侵蚀玻璃的表面,而粉煤灰表层的玻璃与水 作用也能析出碱。 3原材料 3. 1粉煤灰采用邵武电厂、三明电厂和南平造纸厂的原状粉煤灰。 3. 1化学成份试验用的原状粉煤灰的化学成份见表一 表一粉煤灰的化学成份名称烧失 量%SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONaO 邵武电厂 7. 1855. 322. 93. 181. 461. 220. 272. 730. 72 三明电厂 5. 2756. 527. 14.411. 691. 760. 112. 150. 59 南平造纸厂 6.4148. 1029. 24. 892. 350. 840. 311. 170. 86 3. 1.2物理性能试验用的原状粉煤灰的物理性能见表二 表二粉煤灰的物理性能名称细度含水率视比重容量kg/m3比 表面积cm/g标准稠度%需水量比% 80 pm 筛余(%)45 Pm 筛余(%) 邵武电厂 1. 003. 960. 62. 12643351839. 596 三明电厂 2. 427. 200. 22. 11608237057. 5106 南平造纸厂 8. 0017. 300. 22. 01493328839. 7107 3. 1.3微观分析 通过X射线、扫描电镜对邵武、三明和南平粉煤灰 的矿物 组成及颗粒形态特征进行分析表明,上述电厂粉煤灰矿物组成基本 相同, 是由大量的硅铝成分为主的玻璃相和结晶相矿物组成。结晶相矿物主 要是 莫来石A3S2,石英a -SiO2,其次是少量的磷铁矿Fe304,赤铁矿Fe2O3 和极少 量的长石和未燃尽的碳粒。非晶体物质一一玻璃体是由大小不均匀的 玻璃 球颗粒和无定形颗粒组成。 3. 2粗骨料 采用5-20mm碎石,物理性质见表三 3. 3细骨料 采用闽江流域的中砂,物理性质见表三 3. 4水泥 采用健福牌PO425普通水泥 表三粗、细骨料的物理性能名称品种规格视比重容量kg/m3细度 模数颗粒级配(累计筛余%) 25mm20mml5mml0mm5mm2. 5mml. 25mm0. 63mm0. 315mm0. 16mm 细骨料中砂 2. 5613912. 72////0. 22. 613. 957. 798. 899. 7 粗骨料5-20 mm 碎石 2. 551486/2.4714. 5832. 2557. 8990. 1699. 95//// 4粉煤灰超量系数(5 c)和取代水泥百分率(Be) 粉煤灰混凝土的配合比设计是以基准混凝土配合比为基准,按等 稠度,等强度等级原则,用超量取代法进行调整,选定粉煤灰超量 系数(腿)为1.2、1.3、1.4,取代水泥百分率(Be)为0.5%、10%、 15%、20%、25%、30%配制C30和C20混凝土,根据混凝土强度情况, 结合混凝土和易性,选取粉煤灰超量系数(6 c)和取代水泥百分率(Be) 见表四 表四粉煤灰超量系数(6 c)和取代水泥百分率(Be)水泥品种混凝土 等级粉煤灰 产地6 eBe 425# 普通水泥C30邵武1.210 三明1. 210 南平1.315 C20 邵武 1.415 三明1. 210 南平1.215 确定了在不同标号的混凝土中掺入不同产地的粉煤灰的超量系数和 取代水泥百分率后,进行了粉煤灰混凝土有关性能试验。5粉煤灰 混凝土物理性能 5. 1坍落度损失情况 粉煤灰混凝土比基准混凝土坍落度损失可明显减少,这样有利于热天 施工,特别是商品混凝土输送及泵送凝土施工。 5. 2凝结时间 粉煤灰混凝土比基准混凝土凝结时间慢,初终凝均比基准混凝土推迟 约1-3小时,这是由于粉煤灰在形成的过程中,其表面吸附了一定量 的Na2O及SO3,这些化合物延长了混凝土的凝结时间。 5. 3水化热 水泥水化作用是放热作用,用粉煤灰取代水泥后,能使温升降低约 20%左右,对混凝土温升起到缓解作用,很适用于大体积混凝土工程。 6粉煤灰混凝土的基本力学性能(见表五) 6.1抗压强度 粉煤灰混凝土比基准混凝土早期强度低,但后期强度高于基准混凝 土。 6. 2粉煤灰混凝土的抗折、抗拉、轴压强度。 粉煤灰混凝土抗拉强度基本上与基准混凝土相近,但其抗折轴压强度 比基准混凝土有所下降。 6. 3弹性模量粉煤灰混凝土比基准混凝土弹性模量在C30混凝 土中有所下降,但在C20混凝土中弹性模量有所改善。 粉煤灰混凝土的基本力学性能表五 混凝土等级粉煤灰产地抗压强度(MPa)抗折强度MPa抗拉强度MPa轴 压 强度MPa弹性模量X 104MPa 3天7天28天60天90天180天360天 C30 基准 12.423. 035. 536. 939. 643. 654. 63. 881. 9531. 62. 36 邵武 11. 622. 736. 040. 143. 246. 759. 53.451. 9127. 72. 57 三明 11.421. 235. 237. 743. 545. 355. 13. 612. 0029. 92.46 南平 10. 321. 035. 037. 241. 046. 157. 83. 261. 9124. 32. 58 C20 基准 10. 815. 721. 924. 829. 032. 634. 93. 611. 3524. 52. 31 邵武 10. 113. 623. 225.429. 836. 938. 33. 541. 3323. 32.48 三明 9. 612. 723. 828. 232. 134. 438. 53.481. 3422. 02. 54 南平 10. 013. 623. 225. 129. 0