粉煤灰在喷射混凝土中的应用.pdf

21 2 四川建筑科学研究 S i c h u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 第 3 8卷第 2期 2 0 1 2年 4月 粉煤灰在喷射混凝土中的应用 梁 丹 ， 朱霞萍 ， 虞 丹 ， 薛 源 ( 1 ． 成都理工大学材料与化学化工学院， 四川省矿产资源化学高校重点实验室， 四川 成都6 1 0 0 5 9 ； 2 ． 山东乡镇企业建材质量监督检验中心， 山东 泰安2 7 1 0 0 0 ) 摘要： 研究了粉煤灰在喷射混凝土中应用的可能性， 讨论了在满足施工要求的前提下喷射混凝土中粉煤灰的掺 量及其对凝结时间、 抗压强度、 抗硫酸盐腐蚀能力等的影响， 得到了粉煤灰最高掺量为 3 0 ％、 调整水泥与速凝剂的 比例可加快凝结时间、 加入早强剂可提高喷射混凝土强度、 粉煤灰可以提高喷射混凝土抗硫酸盐腐蚀能力等结论。 关键词： 粉煤灰； 喷射混凝土； 抗硫酸盐腐蚀 中图分类号： T U 5 2 8 ． 5 3 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 8—1 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 2— 2 1 2— 0 3 Th e a p p l i c a t i o n o f fly a s h i n s h o t c r e t e LI ANG Da n ， ZHU Xi a p i n g ， YU Da n ， XUE Yu a n ( 1 ． C o U e g e o f Ma t e r i a l&C h e mi s t r y＆C h e m i c a l E n g i n e e ri n g ， C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Mi n e r al R e s o u r c e s Ch e mi s t r y Ke y L a b o r a t o ry o f S i c h u a n Hi g h e r Ed u c a ti o n I n s t i t u t i o n s ， C h e n g d u 6 1 0 0 5 9， C h i n a ； 2 ． B u i l d i n g M a t e r i al s Q u a l i t y S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n C e n t e r o f T o w n s h i p E n t e r p ri s e s ， T a i a n 2 7 1 0 0 0 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n t h e p r e s e n t w o r k ， t h e p o s s i b i l i t y o f n y a s h a p p l i e d i n t h e s h o t e r e t e w a s s t u d i e d ． T h e d o s a g e o f n y a s h i n s h o t c r e t e and t h e e ff e c t s o n t h e s e t t i n g t i me ， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， c o r r o s i o n r e s i s t a n c e t o s u l f a t e h a v e b e e n d i s c u s s e d u n d e r t h e p r e mi s e o f me e t i n g t h e c o n s t r u c t i o n r e q u i r e me n t s ．T h e c o n c l u s i o n s ~U o w e d t h a t ： t h e ma x i mu m d o s a g e o f fl y a s h wa s 3 0 ％ ， t h e s e t t i n g t i me c o u l d b e e n a c c e l e r a t e d b y a d j u s t i n g t h e r a t i o o f c e m e n t a n d a c c e l e r a t o r ， t h e s t r e n g t h o f s h o t c r e t e c o u l d i n c r e a s e b y a d d i n g e a r l y s t r e n gth a g e n t ， fl y a s h c o u l d i mp r o v e t h e c o r r o s i o n r e s i s t an c e o f s u l f a t e o f s h o t c r e t e ． Ke y wo r d s ： n y a s h ； s p r a y e d c o n c r e t e ； c o rr o s i o n r e s i s t a n c e o f s u l f a t e 0 前言 目前， 粉煤灰在普通混凝土和砂浆中应用已较 广泛。但在喷射混凝土支护中， 应用粉煤灰部分代 替水泥或部分代替细集料， 尚少试验研究 ， 且在 我国的西北、 西南和沿海的许多地区地下都富含其 溶解有硫酸盐的水， 对混凝土都有侵蚀性 J 。喷射 混凝土中添加粉煤灰有利于降低粉尘和回弹量L 2 J ， 提高混凝土强度 和抗腐蚀能力 。本文在此基 础上进行了粉煤灰在喷射混凝土中的应用研究 。 1 试验方法 1 ． 1 试 验材 料 水泥 ： 峨胜 P 0 4 2 ． 5 R； 砂 ： Ⅱ区中砂 ， 细度模数 2 ． 8 ； 碎石： 最大粒径为 1 5 1T i m； 拌合水 ： 成都地区居民饮用水； 粉煤灰 ： I 级 ； 收稿 日期 ： 2 0 1 l - o 8 - 2 4 作者简介 ：粱丹( 1 9 8 6一) ， 男 ， 硕 士， 主要 从事聚羧酸合 成研究和 混凝 土应用研究。 基金项 目： 四川省高等教育质量工程项 目( S Z H 1 1 0 6 C X 0 5 ) E —m a i l ： b o h r s h i d e y @ 1 6 3． C O W l 无水硫酸钠( N a S 0 ) ： 分析纯； 速凝剂 ： 一等品。 1 ． 2 试验仪器 试验仪器为一般水泥和混凝土试验室的常用仪 的设备。 1 ． 3试验方法 喷射混凝土凝结时间按照 J C 4 7 7— 2 0 0 5 《 喷射 混凝土用速凝剂》 中规定 的方法测定。 喷射混凝土抗压强度测定采用 G B ／ T 5 0 0 8 1— 2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试验方法标准》 ， 其 中试 模采用 1 0 0 mm x 1 0 0 i n m x 1 0 0 E l m的非标准试模。 混凝土抗硫酸盐侵蚀试验没有标准方法 ， 往往 沿用水泥抗硫酸盐试验 的方法， 但水泥净浆试件不 符合混凝土的实际情况， 不适用于混凝土工程。为 缩短腐蚀试验时间， 本研究采用 4 0 I B m X 4 0 m m x 1 6 0 m m的小尺寸混凝土试件， 成型后 2 4 h拆模 ， 在 5 O ℃温水中养护 7 d后进行硫酸盐侵蚀试验 ， 侵蚀 溶液采用无水硫酸钠配制 ， 其 中， 硫酸钠浓度分别为 0 ， 3 0 0 0 ， 3 0 0 0 0 m g ／ L 。浸泡 2 8 d后， 取出试块进行抗 压强度测试 抗蚀系数 =浸泡在侵蚀液后的抗压强度／ 自来 水 中浸泡相同龄期的抗压强度， 最后 以“ 抗蚀 系数” 的大小来评价各种材料的相对抗侵蚀性能。 梁丹， 等 ： 粉煤灰在喷射混凝土中的应用 2 1 3 2 试验结果与讨论 2 ． 1 水泥净浆凝结时间试验 2 ． 1 ． 1 速凝剂最佳掺量的选择 由表 1可见 ， 速凝剂有最佳掺量范围， 当掺量在 2 ． 0 ％ ～ 3 ． 5 ％之间时均达到 J C 4 7 7—2 0 0 5 《 喷射 混 凝土用速凝剂》中对喷射混凝土凝结时 间的要求 ， 且可知此速凝剂为一等品。 表 1 水泥净浆凝结 时间 Ta bl e 1 S e t t i n g t i me of c e m e n t pa s t e 2 ． 1 ． 2 粉煤灰掺量的选择 由表 2可知 ， 当速凝剂的掺量一定时， 粉煤灰的 加入量越大， 对凝结时间的影响越大。且从数据中 可以明显看出， 粉煤灰 的加入相对于初凝 时间而言 对终 凝 时 间 的影 响更 大。当粉煤 灰 掺人 量 大 于 1 5 ％时， 已不满足喷射混凝土对凝结时间的要求。 表 2 水泥净浆凝结时间 Ta b l e 2 S e t t i n g t i me o f c e me n t p a s t e 注： 速凝剂掺量固定为胶凝材料总量的 2 ． 5 ％ 。 2 ． 1 ． 3水 泥与速 凝 剂的 比例 关 系 对 比表 2和表 3可知 ， 当速凝剂与水泥按照一 定质量 比掺人的时候 ， 可 以将粉煤灰的掺量提高 到 3 0 ％ ， 并仍能达到喷射混凝土的工作要求。这是 由 于水泥中与速凝剂起反应的主要成分是 C A， 而粉 煤灰中虽含有大量的 S i O 和 A 1 0 ， ， 却不参加与速 凝剂的反应 ， 所以， 速凝剂的加人量应该以水泥的质 量来确定。粉煤灰的加入 ， 既可以大 幅度减少水泥 的用量， 又可以减少速凝剂的用量 ， 是一种双赢的举 措 。 2 ． 2混凝土试 验 2 ． 2 ． 1 抗 压 强度 测 定 由表 4可知， 加入 3 0 ％粉煤灰的喷射混凝土 比 起未加粉煤灰的喷射混凝土各天强度均降低， 但加 入早强剂硫酸钠之后， 强度均提高到与基准相差不 大的水平。其中， 后期强度增大是由硫酸钠对粉煤 灰的激发作用所致。加人硫酸钠后拌合过程中能明 显感觉到喷射混凝土的流动性增大， 增加可喷性 ， 有 利于工程实际应用。 表 4喷射 混凝土配合 比及抗压强度 Ta bl e 4 M i x pr opo r t i on s a nd c o mpr e s s i o n s t r e ng t h o f s h o t c r e t i n g 序 号 _ _ —— M0 M1 M2 水 水 泥粉 煤灰 砂 石 速凝 荆硫酸 钠 堡堡 壁 ／ k g ／ k g ／ k g ／ k g／ k g ／ k g ／ k g 3 d 7 d 2 8 d 2 0 5 4 5 6 0 8 3 5 8 3 5 l l O 1 5 ． 6 2 4 ． 4 4 2 2 0 5 3 2 0 1 3 6 8 3 5 8 3 5 6 ． 8 0 8 ． 9 1 5 ． 7 3 5 ． 7 2 0 5 3 2 0 1 3 6 8 3 5 8 3 5 6 ． 8 2 ． 3 l 2 ． 3 2 2 ． 5 4 3 ． 8 2 ． 2 ． 2抗硫 酸 盐腐蚀 试验 由图 1 ， 2可知 ， 在添加粉煤灰后 ， 随着粉煤灰加 量的增大 ， 砂胶条抗压强度均在不 断减小， 其 中， 喷 射混凝土胶砂 条强度降低 幅度 比普通混凝 土小很 多， 说明粉煤灰可以减弱 由速凝剂带来 的强度损失 ， 甚至可以使粉煤灰掺量在 2 0 ％以上时喷射混凝土 强度超过普通混凝土的强度。这为解决 目前在喷射 混凝土中广泛存在的因速凝剂导致强度损失的问题 提供了新的思路。 表 5 抗硫酸盐腐蚀胶砂条配合比及抗压强度测定 Ta b l e 5 M．Ⅸ p r o p o r t i o n s a n d c o mp r e ssi o n s t r e n gth o f a n t i s d~t e c o r r o s i o n mo r t a r 一％一一一 ～～ 一 一一 一一一一一一一 一 一一％一一一 I8一～ 一 ～一 一一一 ～ ～ ～一一～一 ～