低品质粉煤灰在混凝土中的应用研究.pdf

d o i - 1 O 3 9 6 9 4 is s n 1 6 7 1 9 1 0 7 2 0 1 5 0 9 0 5 7 低品质粉煤灰在混凝土中的应用研究 S t u d y o n A p p l i c a t i o n o f F l y A s h o f L o w Qu a l i ty i n C o n c r e t e 刘围 ， 丁华柱 ， 都增延。 ， 黄贤德 ( 1重庆市东毅新型建材有限公 司， 重庆4 0 1 3 3 4 ；2重庆筑 能建材有 限公 司， 重庆4 0 0 7 1 3 ； 摘要 ： 该 文研 究 了低品质粉煤灰的活性指数和其对胶砂流动 度和混凝土各项性能的影 响。结果表 明 ： 低品质粉煤灰的 活性指数 随着其细度的增 加 而增加 但增加趋 势逐渐放缓 ； 掺入低 品质粉煤灰的胶砂 流动度随着细度的增加呈现 先增 大后减 少的趋 势； 低品质粉煤灰 能够满足混凝 土的 各项性 能 所以能够在 工程应用 中大量使用 关 键 字 ： 低 品 质粉 煤 灰 ； 活 性 指 数 ； 流 动 度 ； 混 凝 土 中图分 类号 ： T U5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 9 1 0 7 ( 2 0 1 5 ) 0 9 - 0 0 5 7 - 0 3 Ab s t r ac t ： Th i s p a p e r s t u d i e s t h e a c t i v i t y i n d e x o f fla s h o f l o w q ui t y wi th i t s i mp a 0 11 flu i d i t y o f mo r t a r a n d o n the p r o p e i e s o f c o nc r e t e Th e r e s u l t s s h o w tha t the a c t i v i ty i n d e x o f l o w q u a l i t y fl y a s h i n c r e a s e s wi th t h e i n c r e a s e o f i t s fi t n e s s ， b u t the i n c r e a s e t r e n d i s s t e a d i l y s l o we d d o w n ， a n d t h at t h e fl u i di t y o f mo r t a r mi x e d wi t h l o w q u a l i t y fl y a s h fi r s t l y i n c r e a s e s and t he n d e c r e a s e s wi t h the i n c r e a s e o ff i me s s S O i t c a l l be wi d e l y u s e d i n the e n g i n e e r - i n g a p p l i c a t i o n f o r i t s c a p a bi l i t y o fme e t ing th e v a r i o us p r o p e r t i e s o fc o n c r e t e K e y w o r d s ： fl y a s h o f l o w q u a l i t y ； a c t i v i t y i n d e x ； fl u i d i ty； c o n c r e t e 0引言 随着我国建筑行业 飞速 发展 对矿物 掺合料 的利用 已经 向环保 、 经济的趋势发展 粉煤灰作 为一种 优质矿物掺合 料的 综合利用不仅 可以保护环境 还 可以产生 良好的社会 经济效 益I1 _ 粉煤灰是一种高分散度 的人工火 山灰质材料 主要 化学 成分是二 氧化硅 、 三 氧化 铝和三氧化二铁 ， 另外还含有 未燃尽 的碳粒 、 氧 化钙 和少量 的氧化镁 、 三 氧化硫等 等 2 - 3 ， 其 颗粒呈 多孔性蜂窝状组织 比表面积较 大 具有较高吸附活性4 1 。我 国 粉煤灰 的密度 和国外学者研究 的粉煤灰 密度略有差异 我 国 粉煤灰的密度大致在 1 7 7 2 4 3 g e m 3 E 右 而 国外 粉煤灰密度 普遍 比中国粉煤灰密度高嘲 粉煤灰根 据细度 、 需 水量 比和烧失量分 为三个等级 即 I 级粉煤灰 、 级粉煤灰 和级粉煤灰 。粉煤灰作为矿物掺合料 如今 已广泛应用 于土木建筑 的混凝土结 构中 粉煤灰 用在土 木建筑 中能改 善混凝土和易性 降低水化热 提高混凝 土抗渗 性 、 抗硫 酸盐侵蚀 等性 能。虽然我 国对 中高等 品质粉煤灰的利 用率 已经很 高 但低 品质粉煤 灰的利用率仍然很 低 造成 环境 污染 。所 以提 高低 品质粉煤灰 的利用 率 。 对保护 环境 、 节约资 源有重要意义 该 试验通过使用烧失 量大的低品质粉 煤灰研 究其性能 和对 混凝土的影响 。为低 品质 粉煤灰更好地应 用于 混凝土提供试验依据 1原材料及试 验方法 1 1原材料 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 7 2 5 作者 简介 ： 刘 围( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 湖 北荆 州人 ， 工学学 士 ， 工 程师 ， 技 术 负责人 ， 从事预拌混凝土技术质量管理 。 1 1 1水泥 试验 选用 重庆拉 法基 水泥有 限公 司生产 的拉 法基 普通 4 2 5 R 水泥 ， 其化学成分见表 1 。 表1水泥的化 学成分 1 1 2粉煤灰 试 验使 用 的粉煤灰 是 中石化 四川维 尼纶 厂提供 的粉煤 灰 ，分别粉磨2 m i n 、 1 0 mi n 、 1 8 mi n 、 3 0 m i n 后得到 四种 不 同比表 面积( 3 5 0 m2 k g 、 4 0 0 m 2 k g 、 4 5 0 m 2 k g 、 5 0 0 m 2 k g ) 的粉煤灰 。粉煤 灰的化学成分见表2 。 表2粉煤灰 的主要化学成分 1 1 3石灰石粉 试 验采用 比表面积为5 1 2 mz ， k g 的石灰石粉 ，密度为2 7 1 g e m 3 。 1 1 -4细 集 料 试 验采用机制砂 ， 细度模数2 8 ， 筛分析结果如表3 所示。 1 1 5粗集料 试 验采用试验室 自备粗骨料 ， 其性能指标见表4 。 1 1 6外加剂 试验使 用的外加 剂是科之杰新材料集 团有限公司生产 的 聚羧酸系高效减水剂 减水率 为2 0 。 1 2 试 验 方 法 在研究低品质粉煤灰的活性指数时 按 照粉 煤灰活性指 数 的测 试方法配制基准胶砂和受检胶砂 其 中基 准胶 砂为水 泥： 砂 ： 水= 4 5 0 ： 1 3 5 0 ： 2 2 5 受检胶 砂为水泥 ： 粉煤灰 ： 砂 ： 水： 3 1 5 ： 露 庆 建 筑 2。 l5 N 。 9 第 14 卷 总 第 14 3 期 团 1 4 8 1 39 6 4 3 0 2 9 6 2 7 _ 8 1 2 8 6 O 3 8 6 6 7 9 8 5 2 3 4 6 8 9 筛底 5 3 1 0 6 1 0 0 1 3 5 ： 1 3 5 0 ： 2 2 5 。在标准养护条件下养护2 8 d ， 测试其抗 压强度 。 在研 究低 品质粉煤 灰对 胶砂 流动 度 的影 响 时 ，用2 0 、 3 0 、 4 0 和5 0 的低 品质粉煤灰分别等质量替代部分水泥 研 究其各 掺量 下表面积对砂浆流动度 的影 响 基准胶砂为水泥： 砂 ： 水 = 4 5 0 ： 1 3 5 0 ： 2 2 5。 表5 C 3 0 混凝土 配合 比 E E 憾 3 4 8 41 1 4 5 2 5 0 8 粉煤灰细度 ( m 2 k g ) 图1不同细度粉煤灰活性指数比较 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 粉煤灰 细度 ( m2 k g ) 图2 不 同细 度 粉 煤 灰 的胶 砂流 动度 2 0 3 0 4 0 5 O 在研究低 品质粉煤 灰的胶砂强度时 试 件的配合 比和研 究其胶砂流动度 的试 件配合 比相 同：在研究 低品质粉煤灰 不 同掺量对胶砂强度 的影 响时， 使用 比表面积为3 5 0 m g 的低品 圄 C h o n g q in g A rc h ite c tu re 2 o l5 N O 9 质粉煤 灰 ：在研 究低品质粉煤 灰细 度 对胶砂 强度 的影 响时 用低 品质粉煤 灰 代 替 3 0 的水 泥 。 将 试 件 成 型 为 4 0 m mx 4 O mm x 1 6 0 m m的棱形试体 标 准 养 护条件下养 护l d 后拆模 分别测 试 其3 d 和2 8 d 的抗折强度和抗压强度 。在 研究 低品质粉 煤灰对混凝 土性能 的影 响时 试验用低 品质粉煤灰 配制C 3 0 混 凝 土 ， 配合 比如表5 所示 ， 其 中F 代表粉 煤灰 比表面积 为5 0 0 m 2 k g F 2 代 表粉 煤 灰 比表 面积为4 0 0 m2 k g ， F 代 表粉煤 灰 比表 面积为4 5 0 m 2 k g 。 2结果分析 2 1低品质粉煤灰的活性 指数 试 体在 标 准养 护条 件下 养护2 8 d 测得其抗 压强度并计算 低 品质 粉煤灰 的活性指数 如图1 由图1 可 以看出 粉煤灰 的活性 随 着粉煤 灰细度 的增 加而增 大 这是 因 为磨 细后 的粉煤灰 能有效提 高粉煤 灰 O O 0 低 品质粉煤灰在混凝土 中的应用研究 的火 山灰活性 。 而且粉煤 灰细度 越大 ， 其 活性指 数也 越高 有 研究表 明粉煤 灰的细度 与粉 煤灰活性呈 指数关系 但 是对于 不同 品质 的粉煤 灰情况不 同 该试验使用 的粉煤灰 为低品质 粉煤灰 因此粉煤灰 的活性也受其 品质 的影 响 虽 然粉煤灰 的 活性指数 随着 其 比表面积 的增大而增加 但增加趋 势逐渐趋 于 平 缓 。 2 - 2低品质粉煤灰对胶砂流动度的影响 图2 为低 品质粉煤灰不 同细度对胶砂 流动度 的影 响 由图 2 可以看出粉煤灰不 同掺量时 各组胶砂 的流动度都 随着粉煤 灰细度 的增 大而先增加后 减小 这 主要 是因为粉煤 灰颗粒细 小且多为球状 颗粒的玻璃体 其表 面光滑致密 可充分 发挥其 物理填充作 用 置换 出更多水泥颗 粒间 的水 但 当粉煤灰 的比 表面积较 大时 需要更 多的水来润 湿其表面 此时 物理填充作 用不再是 主导 因素 比表 面积 的增 加导致需水量 的增加 因而 胶砂流动 度随粉煤灰 比表面积进一步增 加而开始 降低 。且低 品质粉煤灰掺 量为2 0 和3 0 时 胶砂流动度在粉煤灰 细度为 4 0 0 m2 k g 时达到最大值 而低品质粉煤灰掺量 为4 0 和5 0 时 胶砂流动度在粉煤灰细度为4 5 0 mZ k g 时达到最大值 2 3 低品质粉煤灰对胶砂强度的影响 2 3 1 不 同低 品质 粉煤 灰的掺量对胶 砂强度 的影 响 按照 配合 比成型试体后 在养护3 d 和2 8 d 后分别 测试试体 的抗折强度和抗压强度 ， 测试结 果见 表6 所示 。 表6不同低 品质 粉煤灰掺量对胶砂 强度 的影 响 从表6 可 以看 出 对于低 品质粉煤灰 而言 其 掺量越大 试 体 的抗 折 、 抗压 强度都 降低 ， 且早期 、 后期 强度都低 于不 掺粉 煤灰组 ： 对 于高 品质粉煤 灰而言 其 早期强 度可 能略有 下降 但后期强度会 比基准强度 高 试验 中使 用的粉煤灰 为低品质 的粉煤 灰 ， 其品 质较低且 烧失量过 大 。 导致 随着 掺量增 加 ， 早 期强度和后期强度都会下降 2 3 2不 同低 品质粉煤灰 细度对水泥胶砂强度 的影 响 分别用不同细度的粉煤灰等量替代3 0 的水泥 按试验配 合 比成 型试体 分别 测试其 3 d 和2 8 d 的抗折 和抗压 强度 结果 如表7 所示 从表7 可看 出掺3 0 粉煤灰后 随着 粉煤灰细度增大 胶砂 试体的抗折强度 和抗压强度 都有小幅度 的增 大 说 明随着粉 煤 灰细度 的增大其 活性也在增 加 但抗折 和抗压强度都 低于 空白组 主要 原因仍为使用 的粉煤灰为低 品质粉煤灰 烧 失量 大 。 影响 了胶砂试体 的强度 2 4低 品质粉煤灰对混凝 土强度 的影 响 根据表5 的配合 比拌制混凝土 其 测试结果见表8 从结 果来看 低 品质粉煤灰 掺入到混凝 土中能够达 到混 表7不同低品质粉煤灰细度对胶砂强度的影响 表 8 C3 O 混 凝 土 测 试 结 果 凝土各项性 能的要求 ， 其中效果最好 的两 组为$ 4 5 3 $ 4 5 4 ， 强 度分别达到了4 8 4 MP a 和4 8 9 MP a 。 3结论 ( 1 )低 品质粉煤灰的活性指数 随着其细度的增加而增加 ， 但增加趋势逐渐放缓 低品质粉煤灰 的胶砂 流动度随着细度 的增加呈现先增大后 减少的趋势 胶砂流 动度 在粉煤灰 比表 面积为4 5 0 m Z k g 达到最大值 ( 2 )低品质粉煤灰对胶砂强度会产生不利影 响 ( 3 )低品质粉煤灰 能够满 足混凝 土的各项性 能 所 以能够 应用在实际工程 中 参 考 文献 ： f 1 】 崔广景 ， 孙丽 敏 ， 崔 晓勇 浅谈粉煤灰 的性质及综 合利 用 J 甘肃农业 ， 2 0 0 9 ( 6 ) ： 1 0 4 1 0 5 2 崔安 军 低掺量粉 煤灰对路 面混凝土性 能的影响 J j 水 泥 工 程 2 0 0 9( 4 ) ： 7 2 7 3 【 3 】 王建华 ， 肖佳 ， 陈雷 ， 等 粉煤灰对水泥水 化与强度 的影 响 J 】 粉煤灰综合利用 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 3 4 3 6 4 陈晓波 粉煤灰胶凝材料体系混凝土的应用研究 J 浙 江建筑 2 0 0 9 ( 8 ) ： 6 6 6 9 5 钱觉时 ， 王智 ， 张玉奇 粉煤灰 的矿 物组成 ( 下 ) J 粉煤 灰综合利用 ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 2 4 - 2 8 责任编辑 ：孙苏 ， 李红 重 庆 建 筑 2。 15N 。9 第 14 卷 总 第 14 3 期 田