粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)研究

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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)成份見表一 表一   粉煤灰的化學(xué)成份      

名稱 燒失量% SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O NaO 邵武電廠 7.18 55.3 22.9 3.18 1.46 1.22 0.27 2.73 0.72 三明電廠 　 5.27 56.5 27.1 4.41 1.69 1.76 0.11 2.15 0.59 南平造紙廠 6.41 48.10 29.2 4.89 2.35 0.84 0.31 1.17 0.86

    3.1.2    物理性能試驗(yàn)用的原狀粉煤灰的物理性能見表二 表二 粉煤灰的物理性能

名稱 細(xì)度 含水率 視比重 容量kg/m3 比表面積cm/g 標(biāo)準(zhǔn)稠度% 需水量比% 80μm篩余(%) 45μm 篩余(%) 邵武電廠 1.00 3.96 0.6 2.12 643 3518 39.5 96 三明電廠 2.42 7.20 0.2 2.11 608 2370 57.5 106 南平造紙廠 8.00 17.30 0.2 2.01 493 3288 39.7 107

    3.1.3微觀分析通過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定形顆粒組成。     3.2粗骨料     采用5-20mm碎石，物理性質(zhì)見表三 3.3細(xì)骨料 采用閩江流域的中砂，物理性質(zhì)見表三 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 名稱 品種規(guī)格 視比重 容量kg/m3 細(xì)度模數(shù) 顆粒級(jí)配（累計(jì)篩余%) 25mm 20mm 15mm 10mm 5mm 2.5mm 1.25mm 0.63mm 0.315mm 0.16mm 細(xì)骨料 中砂 2.56 1391 2.72 / / / / 0.2 2.6 13.9 57.7 98.8 99.7 粗骨料 5-20 mm碎石 2.55 1486 / 2.47 14.58 32.25 57.89 90.16 99.95 / / / /     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)見表四     表四   粉煤灰超量系數(shù)(δc)和取代水泥百分率(Bc)

水泥品種 混凝土等級(jí)            粉煤灰 產(chǎn)地 δc Bc 425＃普通水泥 C30 邵武 1.2 10 三明 1.2 10 南平 1.3 15 C20 邵武 1.4 15 三明 1.2 10 南平 1.2 15

      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

混凝土等級(jí) 粉煤灰產(chǎn)地 抗壓強(qiáng)度(MPa) 抗折強(qiáng)度MPa 抗拉強(qiáng)度MPa 軸壓 強(qiáng)度MPa 彈性模量×104MPa 3天 7天 28天 60天 90天 180天 360天 C30 基準(zhǔn) 12.4 23.0 35.5 36.9 39.6 43.6 54.6 3.88 1.95 31.6 2.36 邵武 11.6 22.7 36.0 40.1 43.2 46.7 59.5 3.45 1.91 27.7 2.57 三明 11.4 21.2 35.2 37.7 43.5 45.3 55.1 3.61 2.00 29.9 2.46 南平 10.3 21.0 35.0 37.2 41.0 46.1 57.8 3.26 1.91 24.3 2.58 C20 基準(zhǔn) 10.8 15.7 21.9 24.8 29.0 32.6 34.9 3.61 1.35 24.5 2.31 邵武 10.1 13.6 23.2 25.4 29.8 36.9 38.3 3.54 1.33 23.3 2.48 三明 9.6 12.7 23.8 28.2 32.1 34.4 38.5 3.48 1.34 22.0 2.54 南平 10.0 13.6 23.2 25.1 29.0 33.0 37.1 3.57 1.31 20.4 2.53

    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1000m?3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 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