粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)研究

1、粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)研究             摘要本文研究了不同產(chǎn)地的粉煤灰物理性能、化學(xué)性能 、微觀分析和作用機(jī)理，粉煤灰混凝土的超量系數(shù)(c)和取代水泥百分率(Bc)的選擇。粉煤灰混凝和基準(zhǔn)混凝土對比的物理性能、力學(xué)性能、長期性能及應(yīng)用情況等方面的試驗(yàn)成果。 關(guān)鍵詞粉煤灰 粉煤灰混凝土 基準(zhǔn)混凝土 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，我國年 排放粉煤灰約11000萬噸，利用率為42%，主要應(yīng)用在建材

2、、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，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

3、，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)成份見表一名稱燒失量%SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONaO邵武電廠7.1855.322.93.181.461.220.272.730.72三明電廠 5.2756.527.14.411.691.760.112.150.59南平造紙廠6.4148.1029.24.892.350.840.311.170.863.1.2 

4、  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%80m篩余(%)45m 篩余(%)邵武電廠1.003.960.62.12643351839.596三明電廠2.427.200.22.11608237057.5106南平造紙廠8.0017.300.22.01493328839.71073.1.3微觀分析通過X射線、掃描電鏡對邵武、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

5、英-SiO2，其次是少量的磷鐵礦Fe3O4，赤鐵礦Fe2O3和極少量的長石和未燃盡的碳粒。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普通水泥名稱品種規(guī)格視比重容量kg/m3細(xì)度模數(shù)顆粒級配（累計篩余%)25mm20mm15mm10mm5mm2.5mm1.25mm0.63mm0.315mm0.16mm細(xì)骨料中砂2.5613912.72/0.22.613.957.798.899.7粗骨料5-20 mm碎石2.551486/

6、2.4714.5832.2557.8990.1699.95/4  粉煤灰超量系數(shù)(c)和取代水泥百分率(Bc) 粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計是以基準(zhǔn)混凝土配合比為基準(zhǔn)，按等稠度，等強(qiáng)度等級原則，用 超量取代法進(jìn)行調(diào)整，選定粉煤灰超量系數(shù)(c)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)(c)和取代水泥百分率(Bc)見表四 表四   粉煤灰超量系數(shù)(c)和取代水泥百分率(Bc) 水泥品種混凝土等級   &

7、#160; 粉煤灰產(chǎn)地cBc425普通水泥C30邵武1.210三明1.210南平1.315C20邵武1.415三明1.210南平1.215    確定了在不同標(biāo)號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)時間 粉煤灰混凝土比基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時間慢，初終凝均比基準(zhǔn)混凝土推

8、遲約1-3小時，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，這些化合物延長了混凝土的凝結(jié)時間。 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

9、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)

10、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，對混凝土強(qiáng)度情況及驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可行性，我們在福州有關(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)(c)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(c)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