低等級(jí)粉煤灰在混凝土的應(yīng)用
來(lái)源：微硅粉廠家-微硅粉價(jià)格 點(diǎn)擊數(shù)：5038 日期：2018-08-30
摘要： 我國(guó)屬于粉煤灰資源大國(guó)，低等級(jí)粉煤灰由于活性低，在利用上受到限制，造成資源的很大浪費(fèi)。為解決低等級(jí)粉煤灰應(yīng)用問(wèn)題，查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，從低等級(jí)粉煤灰XRD圖譜分析礦物組成、活性機(jī)理、低等級(jí)粉煤灰摻量對(duì)混凝土流動(dòng)性、強(qiáng)度試驗(yàn)分析等方面入手研究。?C合闡述了低等級(jí)粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的可行性，拓展了低等級(jí)粉煤灰的應(yīng)用領(lǐng)域。試驗(yàn)結(jié)果表明：低等級(jí)粉煤灰摻入對(duì)混凝土的流動(dòng)性是有利的，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的7d、28d抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸降低，C30、C40混凝土的60d抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度逐步接近基準(zhǔn)混凝土，但C20混凝土的60d抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相差較大。
關(guān)鍵詞： 低等級(jí)粉煤灰；混凝土；流動(dòng)性；強(qiáng)度
Key words： low grade fly ash；concrete；fluidity；strength
中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）18-0255-03
0 引言
混凝土是由水泥、水、砂石、外加劑、摻合料等按一定比例配制，經(jīng)過(guò)攪拌、澆筑成型、凝結(jié)、硬化而形成的一種無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料。現(xiàn)常用的礦物摻合料有粉煤灰、礦粉、沸石粉、硅灰等。其中以粉煤灰使用最為普遍，而由于現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中大量使用Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，導(dǎo)致了現(xiàn)在優(yōu)質(zhì)的粉煤灰資源緊張，低等級(jí)的粉煤灰過(guò)剩成為環(huán)境污染的重要來(lái)源之一，如何利用成分比較復(fù)雜、活性不高的低等級(jí)粉煤灰成為一個(gè)重要課題。本文就此特點(diǎn)通過(guò)對(duì)低等級(jí)粉煤灰礦物組成、活性機(jī)理分析摻入到混凝土中應(yīng)用的可行性，以及對(duì)混凝土力學(xué)性能和工作性能的影響。
1 試驗(yàn)原材料
1.1 粉煤灰
本試驗(yàn)所研究使用的粉煤灰來(lái)源為：包頭市東河熱電廠，其化學(xué)成分詳見表1。
1.1.1 粉煤灰化學(xué)分析
由表1可見，粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、和Fe2O3，CaO質(zhì)量百分含量為4.5%、小于10%，根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005》的分類方法，該粉煤灰屬于F類粉煤灰。
1.1.2 粉煤灰的礦物組成分析
為獲得該低等級(jí)粉煤灰的礦物組成及晶項(xiàng)情況，在合肥工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院理化測(cè)試中心X射線衍射室里對(duì)該樣品進(jìn)行了X光衍射分析，選用儀器為D/Max-rB型衍射儀，管壓：40kV，管流：100mA，DS狹縫：1°，RS狹縫：0.3mm，SS狹縫：1°，掃描方式：連續(xù)，掃描速度：8O/min，采樣間隔：0.02O°。
由粉煤灰的XRD圖譜，經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片庫(kù)，繪制出圖1、列出表2、表3。
對(duì)圖1、表2、表3進(jìn)行分析得出結(jié)論，該粉煤灰中主要分是莫來(lái)石和石英（圖譜中有明顯的衍射峰），另外出現(xiàn)了非晶態(tài)玻璃體存在的特征峰（2θ角在20～30°范圍內(nèi)特別明顯），而非晶態(tài)的玻璃體解聚能力差活性不易被激發(fā)出來(lái)。通過(guò)化學(xué)成分分析，雖然該粉煤灰SiO2+Al2O3含量很高，并不代表可以利用的活性高。
1.1.3 粉煤灰的活性
粉煤灰的主要活性成分是可溶性SiO2，Al2O3，含量越高表示活性越高。原理是可溶性SiO2，Al2O3可以參與化合反應(yīng)生成硅酸鈣鹽。此性質(zhì)稱之為火山灰活性，其活性能否被利用主要取決于玻璃體是否易于解聚。 另外，粉煤灰還具有粒形效應(yīng)，粉煤灰多為球形顆粒，能阻止水泥沉淀，更易于流動(dòng)，產(chǎn)生“滾珠效應(yīng)”，從而達(dá)到增加混凝土的流動(dòng)性、減少塌損，改善可泵性，通過(guò)XRD分析本試驗(yàn)使用的粉煤灰礦物組成及化學(xué)成分分析結(jié)果顯示，該粉煤灰低于3級(jí)灰的性能技術(shù)要求。但仍具有一定物理活性和化學(xué)活性。
1.2 其他原材料
采用包鋼冀東生產(chǎn)的P?O42.5水泥，水泥的比表面積為350m3/kg，氯離子為0.012%，堿含量為0.59%；細(xì)骨料采用包頭市雪亥溝天然砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，表觀密度為2.65g/cm3，氯離子為0.001%，堿活性（NaOH溶液中養(yǎng)護(hù)，14d膨脹率）0.038%；粗骨料采用包頭市雪亥溝碎石，為4.75～25mm連續(xù)級(jí)配，表觀密度為2.69g/cm3，氯離子為0.001%，堿活性（NaOH溶液中養(yǎng)護(hù)，14d膨脹率）0.040%；采用包頭市屹峰建材外加劑有限公司生產(chǎn)的聚羧酸外加劑。
2 采取的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果
按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55-2011），設(shè)計(jì)C20、C30、C40 3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的配合比，按10%、20%、30%粉煤灰等量取代水泥用量，并依不摻粉煤灰的配合比作為對(duì)比基準(zhǔn)。按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2016），測(cè)定其流動(dòng)性的指標(biāo)（塌落度、擴(kuò)展度）；按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（50081-2002），測(cè)定其強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度）。
3 結(jié)果分析與討論
3.1 粉煤灰摻量對(duì)混凝土流動(dòng)性的影?
根據(jù)表4中檢測(cè)結(jié)果，繪制圖2、圖3。由圖2、3曲線可以看出，粉煤灰摻入量不大于20%時(shí)，3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土流動(dòng)度均有不同程度的提高，當(dāng)摻量大于20%時(shí)，曲線趨于平緩。這個(gè)顯現(xiàn)表明粉煤灰對(duì)流動(dòng)度的改善在摻量小于20%時(shí)貢獻(xiàn)較大，大于20%時(shí)貢獻(xiàn)較小。但從總體趨勢(shì)來(lái)看，粉煤灰摻入對(duì)混凝土的流動(dòng)性是有利的。主要影響因素為粉煤灰的物理活性。
3.2 粉煤灰摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響
根據(jù)表4中檢測(cè)結(jié)果，繪制圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9。
由圖4、圖5、圖6曲線可以看出，隨粉煤灰摻入量增大，C20混凝土的3個(gè)齡期的抗壓強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)，C30、C40混凝土抗壓強(qiáng)度下降不明顯，尤其后期強(qiáng)度基本不受影響，甚至個(gè)別測(cè)定值還略有提高。
由圖7、圖8、圖9曲線可以看出，隨粉煤灰摻入量增大，3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土早期的劈裂抗拉強(qiáng)度均呈明顯下降的趨勢(shì)，而后期沒有明顯的降低。
主要影響因素為粉煤灰化學(xué)活性和物理活性共同作用。
3.3 小結(jié)
①粉煤灰摻入量不大于20%時(shí)，粉煤灰摻入對(duì)混凝土的流動(dòng)性是有利的。②粉煤灰摻入對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度沒有明顯的不利影響。③摻入粉煤灰的混凝土易取60天齡期為評(píng)定依據(jù)。④低等級(jí)粉煤灰作為混凝土摻合料在混凝土中是可以利用的，摻量達(dá)到30%，對(duì)混凝土流動(dòng)度和強(qiáng)度沒有明顯不利的影響。
4 結(jié)語(yǔ)
低等級(jí)粉煤灰在混凝土中應(yīng)用是可行性，摻入一定量的低等級(jí)粉煤灰對(duì)混凝土的力學(xué)性能及工作性能均無(wú)不利的影響。在一定程度上有效地解決了優(yōu)質(zhì)粉煤灰資源緊張的問(wèn)題，緩解了混凝土行業(yè)受摻合料制約發(fā)展緩慢的問(wèn)題，降低了混凝土生產(chǎn)的材料成本，有效緩解了由粉煤灰引起的環(huán)境污染的問(wèn)題。
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