粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)研究
2005-12-31 00:00
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1前言
粉煤灰是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細(xì)顆粒粉末，是工業(yè)“三廢”之一，目前，我國(guó)年 排放粉煤灰約11000萬(wàn)噸，利用率為42%，主要應(yīng)用在建材、建工、筑路、回填方面。粉煤灰 也是福建省數(shù)量最大，分布較廣的工業(yè)廢渣之一，隨著工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應(yīng)用粉煤灰不僅能節(jié)約土地和能源，而且能保護(hù)和治理環(huán)境。粉煤灰作為一種人工 火山灰質(zhì)材料，在混凝土中作為摻和料，可以改善性能，節(jié)約水泥，提高工程質(zhì)量和降低成本，為了更好地應(yīng)用粉煤灰混凝土，現(xiàn)將粉煤灰混凝土的性能及應(yīng)用試 驗(yàn)研究成果綜述如下。
2 粉煤灰在混凝土中作用機(jī)理
粉煤灰是人工火山灰質(zhì)材料，本身并無(wú)膠凝性能，在常溫下，當(dāng)有水存在時(shí)，能與石灰起化學(xué)反應(yīng)，生成具有膠凝性能的水化產(chǎn)物，這些水化產(chǎn)物，一般能在空 氣中立即硬化，而后漸漸具有水硬性。粉煤灰摻入混凝土中，水泥水化析出的 Ca(OH)2形成的鈣離子，吸附在微珠玻璃表面上，能夠侵蝕玻璃的表面，而粉煤灰表層的 玻璃與水作用也能析出堿。
3 原材料
3.1粉煤灰 采用邵武電廠、三明電廠和南平造紙廠的原狀粉煤灰。
3.1化學(xué)成份 試驗(yàn)用的原狀粉煤灰的化學(xué)成份見(jiàn)表一
表一 粉煤灰的化學(xué)成份
3.1.2 物理性能試驗(yàn)用的原狀粉煤灰的物理性能見(jiàn)表二
表二 粉煤灰的物理性能
3.1.3微觀分析通過(guò)X射線、掃描電鏡對(duì)邵武、三明和南平粉煤灰的礦物
組成及顆粒形態(tài)特征進(jìn)行分析表明 ，上述電廠粉煤灰礦物組成基本相同，
是由大量的硅鋁成分為主的玻璃相和結(jié)晶相礦物組成。結(jié)晶相礦物主要是
莫來(lái)石A3S2,石英α-SiO2，其次是少量的磷鐵礦Fe3O4，赤鐵礦Fe2O3和極少
量的長(zhǎng)石和未燃盡的碳粒。非晶體物質(zhì)——玻璃體是由大小不均勻的玻璃
球顆粒和無(wú)定形顆粒組成。
3.2粗骨料
采用5-20mm碎石，物理性質(zhì)見(jiàn)表三
3.3細(xì)骨料
采用閩江流域的中砂，物理性質(zhì)見(jiàn)表三
3.4水泥
采用健福牌PO425普通水泥
表三 粗、細(xì)骨料的物理性能
4 粉煤灰超量系數(shù)(δc)和取代水泥百分率(Bc)
粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計(jì)是以基準(zhǔn)混凝土配合比為基準(zhǔn)，按等稠度，等強(qiáng)度等級(jí)原則，用 超量取代法進(jìn)行調(diào)整，選定粉煤灰超量系數(shù)(δc)為1.2、1.3、1.4，取代水泥百分率(Bc)為 0.5%、10%、15%、20%、25%、30%配制C30和C20混凝土，根據(jù)混凝土強(qiáng)度情況，結(jié)合混凝土和易性，選取粉煤灰超量系數(shù)(δc)和取代水泥百分率(Bc)見(jiàn)表四
表四 粉煤灰超量系數(shù)(δc)和取代水泥百分率(Bc)
確定了在不同標(biāo)號(hào)的混凝土中摻入不同產(chǎn)地的粉煤灰的超量系數(shù)和取代水泥百分率后，進(jìn)行了粉煤灰混凝土有關(guān)性能試驗(yàn)。
5 粉煤灰混凝土物理性能
5.1坍落度損失情況
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土坍落度損失可明顯減少，這樣有利于熱天施工，特別是商品混凝 土輸送及泵送凝土施工。
5.2凝結(jié)時(shí)間
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時(shí)間慢，初終凝均比基準(zhǔn)混凝土推遲約1-3小時(shí)，這是由于粉煤灰在形成的過(guò)程中，其表面吸附了一定量的Na2O及SO3，這些化合物延長(zhǎng)了混凝土的凝結(jié)時(shí)間。
5.3水化熱
水泥水化作用是放熱作用，用粉煤灰取代水泥后，能使溫升降低約20%左右，對(duì)混凝土溫升起到緩解作用，很適用于大體積混凝土工程。
6 粉煤灰混凝土的基本力學(xué)性能(見(jiàn)表五)
6.1抗壓強(qiáng)度
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度高于基準(zhǔn)混凝土。
6.2粉煤灰混凝土的抗折、抗拉、軸壓強(qiáng)度。
粉煤灰混凝土抗拉強(qiáng)度基本上與基準(zhǔn)混凝土相近，但其抗折軸壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土有所下降。
6.3彈性模量 粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土彈性模量在C30混凝土中有所下降，但在C20混凝土中彈性模量有所改善。
粉煤灰混凝土的基本力學(xué)性能 表五
7 粉煤灰混凝土的長(zhǎng)期性能和耐久性能
7.1抗凍性能
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土，28天齡期的抗凍性能有所降低。
7.2抗?jié)B性能
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土，抗?jié)B性能有所提高，這在于火山灰反應(yīng)，使普通混凝土內(nèi)性能不穩(wěn)定的氫氧化鈣轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)上致密，性能上穩(wěn)定的膠凝物質(zhì)，使其提高了混凝土的抗?jié)B性。
7.3干縮性
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土的收縮值小，兩者收縮發(fā)展情況基本相近。
7.4鋼筋粘結(jié)力
粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土鋼筋粘結(jié)力有所提高。這是由于粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土膠結(jié) 料明顯增多，均勻性較好，因而增強(qiáng)了其粘結(jié)強(qiáng)度。
7.5碳化性能
粉煤灰混凝土的碳化深度比基準(zhǔn)混凝土大，但粉煤灰混凝土在50年碳化深度一般均小于鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度。
8粉煤灰混凝土在工程上應(yīng)用
為了進(jìn)一步了解在混凝土中摻入粉煤灰后，對(duì)混凝土強(qiáng)度情況及驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可行性，我們?cè)诟Ｖ萦嘘P(guān)工程上進(jìn)行了應(yīng)用，混凝土工程量約為1000m3混凝土強(qiáng)度為C30和C20，共節(jié)約水泥47T，每立方可降低成本約8%，現(xiàn)場(chǎng)施工人員普通反映，粉煤灰混凝土和易性好，振搗方便，脫模后，混凝土表面光滑，效果良好。 9結(jié)語(yǔ) 9.1不同產(chǎn)地的粉煤灰配制的粉煤灰混凝土，經(jīng)試驗(yàn)所選取的粉煤灰超量系數(shù)(δc)和取代水泥百分率(Bc)是可行的。其28天強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土基本相近，但不同品種的粉煤灰配制的混凝土，其(δc)和(Bc)值，需根據(jù)原材料和配合比的實(shí)際情況，經(jīng)試驗(yàn)確定，才能保證粉煤灰混凝土的質(zhì)量。
9.2粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時(shí)間慢，水化熱低，坍落度損失少，后期強(qiáng)度高，抗?jié)B性能和干縮性等方面都有所改善，抗凍，碳化性能有所下降。
9.3粉煤灰混凝土不僅能節(jié)約水泥，還減少了細(xì)骨料，從而降低了混凝土成本，具有一定經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)利用粉煤灰，可減少占地面積，可改善環(huán)境污染，因此，具有一定社會(huì)效益。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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