大掺量粉煤灰高性能混凝土配制技术

水泥混凝土作为最大宗的人造材料,对资源、能源的需求和对环境的影响十分巨大.混凝土能否长期维持作为最主要的建筑结构材料,关键在于能否成为绿色材料,达到保护环境与发展同行,在混凝土中大量使用工业废弃物是其发展的重要途径.试验认为,用大掺量粉煤灰生产高性能混凝土是可行的.通过采用对粉煤灰进行磨细处理 高效减水剂的方法,当水泥熟料仅用25%左右,粉煤灰掺量为70%时,可配制得到工作性好,3 d强度大于20 MPa,28 d强度在50 MPa以上,其后期强度有极好发展的混凝土.大掺量粉煤灰混凝土能更多地利用粉煤灰,减少熟料用量,对环境保护极为有利.     

颗粒组成和分布对大掺量粉煤灰水泥性能的影响

中国是粉煤灰资源大国,粉煤灰综合利用率低,在水泥中粉煤灰的掺加量低于40%。研究粉煤灰掺加量大于50%的粉煤灰水泥技术已引起学术界和工程界的密切关注。将粉煤灰直接大量掺入水泥会导致水泥早期强度的降低和凝结时间的延长。本文研究的大掺量粉煤灰水泥,在水泥原材料中加入3%的晶核素,通过晶核诱导作用,使粉煤灰中的硅、铝氧化物迅速生长成稳定的水化矿物相,提高了粉煤灰水泥的早期强度,解决了大掺量粉煤灰水泥早期强度低的问题。粉煤灰的掺加量为50%和60%时,大掺量粉煤灰水泥达到了GB175-2007通用水泥标准的32.5#粉煤灰水泥性能指标要求。在此基础上,通过改变粉磨时间和粉煤灰掺加量,得到若干组不同的粉煤灰水泥试样,采用灰色关联分析研究方法,研究了颗粒组成及分布对大掺量粉煤灰水泥性能的影响。从而进一步研究颗粒级配和水泥性能之间的关系,并通过改变粉煤灰水泥的颗粒级配及组成来达到改善水泥性能的目的。结果表明：对同一配比的粉煤灰水泥,当粉磨时间改变后,影响水泥强度性能的颗粒区间会发生变化;不同配比的粉煤灰水泥,当粉磨时间不同时,其有效作用区间颗粒也有较大的差别,对不同龄期的抗压强度和抗折强度起作用的区间颗粒也不完全相同。     

地铁工程中高性能混凝土耐久性综合评估

针对南京地铁主体工程C30泵送混凝土,从设计强度、工作性、经济性、抗裂防渗性能及耐久性能等4个方面制定了混凝土性能综合评定指标;通过各试验配比混凝土性能检测结果,对南京地铁主体工程C30高性能泵送混凝土进行了综合评估,并推荐工程施工配合比为双掺粉煤灰加矿渣微粉混凝土,活性掺合料掺量为46%~56%,粉煤灰占活性掺合料总量的比例为34%~50%;或为单掺粉煤灰混凝土,粉煤灰掺量为25%~30%,保证了南京地铁工程钢筋混凝土100年耐久性目标的实现.     

多种因素对大掺量粉煤灰混凝土早期力学性能及凝结时间的影响

大掺量粉煤灰混凝土由于其中的大部分水泥被粉煤灰取代,使得其早期性能偏低。为此进行了对高效减水剂、石灰石粉以及养护温度等因素对其早期力学性能及凝结时间的影响的研究。研究结果表明,大掺量粉煤灰混凝土凝结时间随粉煤灰掺量的增加而延长,掺量超过50%时,其早期抗压强度下降十分明显;减水剂掺量为1. 2%时,大掺量粉煤灰混凝土早期性能最好;石灰石粉的掺入使得大掺量粉煤灰混凝土在前期的强度降低,但其终凝时间缩短;适当提高养护温度使得大掺量粉煤灰混凝土早期性能得到明显提高,但60℃养护时对后期强度发展不利。     

氯盐侵蚀后不同掺合料混凝土力学性能

目的为得到氯盐侵蚀混凝土基本力学性能随掺合料的变化规律,对不同掺合料混凝土在氯盐腐蚀后进行试验研究.方法将脱模后的100 mm×100 mm×100 mm立方体试块进行标准养护28 d,然后放入人工海洋环境模拟室进行氯盐侵蚀试验,盐雾质量浓度为5%NaCl溶液.当氯盐侵蚀110 d后,对试块进行单轴压缩试验,测定其基本力学性能.结果单掺粉煤灰时,粉煤灰掺合比为20%和35%时,混凝土的脆性较未掺加矿物掺合料混凝土增强,掺合比为50%时,混凝土的塑性较未掺加矿物掺合料混凝土增强;相同掺合比下(50%),单掺矿粉、单掺粉煤灰和复掺混凝土均出现明显的压实阶段,且掺有50%矿粉的混凝土压实阶段明显长于单掺粉煤灰和复掺混凝土.结论试验中大多掺合料都降低了混凝土的变形模量;单掺粉煤灰(20%和35%)以及复掺均能提高混凝土强度,且复掺效果最好.     

大掺量粉煤灰基多组分矿物掺合料的制备

为获得性能优良的混凝土矿物掺合料,采用正交试验法研究了一种新型的粉煤灰基多组分矿物掺合料,不添加强度激发剂,将粉煤灰、矿渣与天然矿物微粉进行配比优化和复合,产生超叠加效应,通过掺合料各组分之间的复合效应和粉磨效应,起到优势互补和更好的颗粒级配作用,从而获得性能叠加和成本降低的双重效果,试验结果表明：当粉煤灰基复合掺合料在水泥中的掺量为50％（质量分数）时,7d活性指数达56．26％,28d活性指数达76．6％,多元胶凝粉体的标准稠度需水量降低,而混凝土的坍落度与强度提高。     

复掺废砖再生混凝土的抗压强度

试验研究水灰比、砂率、粉煤灰替代率、硅灰掺量及废砖替代率5个因素对复掺废砖再生混凝土抗压强度的影响.结果表明:水灰比、砂率和粉煤灰替代率对复掺再生混凝土28 d抗压强度的影响都是先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,再生混凝土28 d抗压强度依次增大;随着废砖替代率的提高,再生混凝土28 d抗压强度逐步减小;当其他组分掺量适当,废砖骨料替代率为100%时,可以配制满足C30强度要求的再生混凝土.     

大掺量粉煤灰高性能混凝土试验研究

针对大掺量粉煤灰混凝土存在的早期强度低、抗冻、抗碳化耐久性不足等问题,通过试验研究,结果表明:大掺量粉煤灰高性能混凝土①宜既掺优质粉煤灰又掺引气型高效减水剂,混凝土为中等标号时可选用32.5等级普通硅酸盐水泥;②为确保达到一定的早期强度和耐久性,普通硅酸盐水泥外加粉煤灰不宜大于胶凝材料总量的50%;③含气量宜为3%-5%,其抗冻标号可达到D100以上,同时掺入激发剂、元明粉和生石灰粉后,强度损失和质量损失有所减小,可进一步改善其抗冻性和耐久性;④可添加1.0%-1.5%碱性激发剂元明粉以提高其早期强度和抗碳化性能;⑤若既掺元明粉又掺生石灰粉作碱性激发剂,则可弥补元明粉对后期强度的不利影响,但生石灰粉的掺量不宜超过5%,掺量太大可能会导致膨胀开裂.以上结果为大掺量粉煤灰高性能混凝土的设计提供了有效途径.     

粉煤灰高性能混凝土性能的实验研究

在温度为20℃,湿度不小于50%的室内试拌,标准条件下养护,通过测定粉煤灰高性能混凝土的工作性、抗渗性、抗压强度等指标考察了粉煤灰掺量对混凝土性能的影响。试验结果表明,粉煤灰掺量小于40%时,粉煤灰的掺量与混凝土的工作性、抗渗性、56天抗压强度成正相关;掺量大于40%各项指标均有所下降。     

石粉含量对混凝土性能的影响

本文主要讨论石粉含量对混凝土性能的影响。选取石粉掺量、水泥品牌、粉煤灰品种、外加剂掺量四个因素,采用正交设计方法进行试验安排。试验结果表明,在20%范围内,石粉掺量越高,混凝土工作性越好;石粉用量越多,混凝土早期强度增长越受抑制。     

贫混凝土基层材料强度与龄期关系

通过室内试验,研究了不同粉煤灰掺量、不同龄期对贫混凝土基层材料强度的影响规律,并与不掺粉煤灰贫混凝土的强度特性进行了对比研究。试验显示,贫混凝土粉煤灰掺量为20%时,早期强度接近甚至超过不掺粉煤灰的;粉煤灰掺量为40%和50%时,贫混凝土的强度随龄期而增长的幅度最高;当粉煤灰掺量≤40%时,可改善贫混凝土的脆性。结果表明,当贫混凝土中掺入40%以下粉煤灰时,其后期的强度与抗裂性能均可得到改善。     

矿物掺合料对页岩陶粒混凝土抗压强度的影响

以页岩陶粒混凝土为基础配方,系统研究了单掺和双掺不同含量的偏高岭土、粉煤灰、钢渣等矿物掺合料对其抗压强度影响,通过SEM和XRD进行了相关的微观结构和组成分析.结果表明当单掺矿物掺和料质量分数为10%时,页岩陶粒混凝土达到最高的抗压强度;双掺和时,总掺量为10%(质量分数)、比例为1∶2的偏高岭土和粉煤灰时,页岩陶粒混凝土的抗压强度最好,其3d、7d和28d的抗压强度分别达到了18.1、28.6和35MPa,对比没有加入矿物掺合料的页岩陶粒混凝土的抗压强度分别增加了417%、267%和250%,主要原因是偏高岭土和粉煤灰的掺加能够优化轻骨料混凝土的微观结构,对强度具有较大贡献.     

大掺量粉煤灰混凝土的试验研究

采用普通原材料,通过正交试验,研究了粉煤灰掺量对混凝土强度的影响,并给出了大掺量粉煤灰混凝土优选配合比。试验结果表明:粉煤灰掺量不是影响混凝土强度的主要因素;采用32.5R普通硅酸盐水泥、粉煤灰和常规减水剂可以配制强度为60 M Pa混凝土,其粉煤灰掺量可达50%。     

流动性高强再生混凝土工作性和力学性能试验研究

为研究减水剂掺量对流动性高强再生混凝土工作性和力学性能的影响,通过改变减水剂掺量(0.45%、0.55%、0.65%、0.75%、0.85%),完成了不同再生骨料取代率(0、30%、40%、50%)的再生混凝土工作性和力学性能试验研究。研究表明:随着减水剂掺量的增加,再生混凝土坍落度值增大;减水剂掺量对再生混凝土早期抗压强度影响规律不明显;减水剂掺量为0.65%~0.75%时,再生混凝土28 d抗压强度、抗拉强度和抗折强度均有明显增加,拉压比和折压比值也达到峰值。     

矿物掺合料对再生混凝土早龄期拉伸徐变的影响

通过对1d龄期的再生混凝土拉伸徐变试件进行单轴拉伸,研究再生粗骨料、单掺粉煤灰和复掺粉煤灰加矿渣对再生混凝土早龄期各类拉伸徐变性能的影响. 结果表明：再生混凝土拉伸徐变性能与普通混凝土类似,呈现早期发展快、后期发展慢的规律;掺入70%再生粗骨料导致再生混凝土各类拉伸徐变增加,拉伸总徐变增幅为8.0%;单掺粉煤灰和复掺粉煤灰加矿渣均导致再生混凝土各类拉伸徐变增加,30%~60%粉煤灰掺量的再生混凝土拉伸总徐变增幅为8.5%~32.5%,30%~60%粉煤灰加矿渣复掺量的再生混凝土拉伸总徐变增幅为2.6%~21.7%;相较于单掺粉煤灰,复掺粉煤灰加矿渣的再生混凝土的拉伸徐变增幅较低.     

掺废渣硼泥陶粒混凝土抗压强度正交试验研究

辽宁省的工业废渣粉煤灰、硅锰渣和硼泥排量巨大,用这些废渣替代部分水泥、石子和河沙配制混凝土既环保利废、具有显著的经济效益和社会效益,又有利于可持续发展.采用辽阳市混凝土常用原材料以及灯塔昌明墙体材料厂生产的硼泥陶粒,通过正交试验优化配合比,分析了水泥用量、粉煤灰掺量、硅锰渣的掺量对硼泥陶粒混凝土抗压强度的影响规律.实验结论,当水泥用量为480 kg/m3、粉煤灰掺量占胶凝材料质量的10%、硅锰渣的掺量为细骨料体积的60%时可以配制出LC30轻骨料混凝土.     

用水量对混凝土性能的影响

固定水胶比,调整用水量和掺合料掺加比例,研究了C30、C50混凝土用水量对混凝土力学性能和耐久性能的影响以及掺合料的最佳掺加比例.试验结果表明,对于C30混凝土用水量不超过175kg/m3,强度及耐久性均较佳,此时矿渣粉不能超过40%,粉煤灰不能超过20%.对于C50混凝土,用水量不超过160kg/m3时,强度及耐久性均较佳,此时粉煤灰掺量应小于15%,矿渣粉小于40%.     

再生粗集料混凝土双变量强度公式研究

通过对16组再生粗集料混凝土试件的试验,研究了不同水胶比条件下不同粉煤灰的掺量对再生粗集料混凝土抗压强度的影响.利用多元回归计算建立了水胶比、粉煤灰取代率和混凝土28d抗压强度之间的关系,建立了再生粗集料混凝土双变量强度公式.     

铁尾矿粉制备高延性纤维增强水泥基复合材料

探索采用铁尾矿粉取代粉煤灰作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料( ECC)的可行性,重点研究铁尾矿粉掺量对ECC的拉伸特性和抗压强度的影响,并比较所研发的新型铁尾矿粉ECC与传统粉煤灰ECC的宏观力学性能.研究发现,采用铁尾矿粉作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料是可行的. 在同等矿物掺合料掺量下,铁尾矿粉ECC的强度性能低于粉煤灰ECC,但表现出更强的拉伸延性. 在所研制的铁尾矿粉ECC中,当铁尾矿粉与水泥质量比为1. 2~2. 2时,ECC的28 d抗压强度为36. 7~54. 2 MPa,满足一般混凝土结构对抗压强度的要求. 此时,ECC的28 d极限拉伸应变为3. 4% ~4. 3%,铁尾矿的总用量占固体基体原材料总质量的66. 6% ~77. 0%.     

高粉煤灰掺量碾压混凝土的性能研究

采用常规的实验方法对高粉煤灰掺量碾压混凝土的强度、变形性能以及耐久性进行了研究.结果表明,保持混凝土水泥用量和用水量基本相同的情况下,增大粉煤灰掺量,碾压混凝土的力学性能、变形性能和耐久性均得到了显著的改善.保持碾压混凝土的VC值、粉煤灰掺量相同的情况下,增大粗骨料最大粒径,亦可以改善混凝土的性能.