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废弃粉煤灰配制泵送混凝土的试验研究

赵群  
【摘要】:我国废弃粉煤灰储量巨大,但是针对废弃粉煤灰利用的研究却相对较少。本文通过试验研究,得出废弃粉煤灰经过处理后虽不及优质粉煤灰,但在配合混凝土外加剂后仍能使新拌混凝土得到良好的工作性能,满足泵送施工要求,硬化混凝土有良好的力学性能及体积稳定性,为废弃粉煤灰利用提供一定的理论基础,可以产生良好的环保及经济效益。 废弃粉煤灰的研究利用采取两条技术路线:第一,将粉煤灰以水泥混合材的形式来使用,即通过调节粉煤灰与水泥熟料还有石膏等的比例,制出性能相对来说较好的水泥,并将水泥制成泵送混凝土,研究其对混凝土性能的影响;第二,将粉煤灰以矿物掺合料的形式应用于泵送混凝土中,研究其对混凝土性能的影响。 对于废弃粉煤灰水泥在泵送混凝土中应用的研究:首先,对废弃粉煤灰的性能进行了检测,结果表明其含水量较高、颗粒粒径较大,45μm筛筛余量、烧失量大及需水量比大。然后,通过磨细的物理方法对废弃粉煤灰的活性进行激发,通过改变研磨时间改变粉煤灰的筛余量、烧失量和比表面积。试验证明,经20min磨细后的粉煤灰各方面性能均有较大程度提高。 对于粉煤灰作为矿物掺合料应用于泵送混凝土的研究:随着水泥中粉煤灰掺量的增加,泵送混凝土的早期强度随之降低,当掺量达到45%时,强度降低显著。粉煤灰掺量增大后,虽然混凝土的后期强度有所减小,各组混凝土强度的增幅却比未掺粉煤灰水泥混凝土的增幅大。研究表明,当石膏掺量为7%、粉煤灰掺量为45%、熟料掺量为48%时,由磨细的废弃粉煤灰为混合材的水泥标准稠度用水量仅为26.4%,砂浆强度有所降低,但强度仍能满足砂浆强度要求。风干原灰水泥性能较差,但当风干原灰与干灰以1:8混合时,所研磨的水泥性能最好,与粉磨20min后的粉煤灰制成的水泥性能接近。文中对粉煤灰的掺量及品质进行了较为系统的研究。研究表明,粉煤灰的品质对砂浆及混凝土性能的影响很大,品质较差的废弃粉煤灰配制的泵送混凝土性能较低,研究发现,加大废弃粉煤灰的掺量可以取得品质优秀的粉煤灰掺量较小时的效果。由于废弃粉煤灰的成本很低,可考虑通过大量掺入来达到令人满意的效果,但由于废弃粉煤灰掺量的增加容易降低混凝土品质,因此掺量要适量,在30%以内为宜。当泵送剂掺量为2.0%时,废弃粉煤灰掺量为30%的泵送混凝土的坍落度可达到190mm。 减水剂对混凝土的影响很大,文中讨论了五种减水剂对废弃粉煤灰泵送混凝土工作性能及强度的影响。五种减水剂中,聚羧酸系和脂肪族系高效减水剂对混凝土性能的改善最显著,且掺量低。文中还对五种减水剂对废弃粉煤灰水泥的适应性进行了探讨,其中以聚羧酸系、脂肪族系和氨基磺酸盐系高效减水剂对自制水泥的适应性最好,可以使自制水泥配制的泵送混凝土取得不错的效果。为了使废弃粉煤灰泵送混凝土取得更好的可泵性,本文将高效减水剂与缓凝剂和引气剂进行复配。结果表明,脂肪族系高效减水剂与缓凝剂和引气剂的组合,对于废弃粉煤灰泵送混凝土性能的提高比较有利。 对于废弃粉煤灰应用于泵送混凝土后微观方面试验研究:通过x射线衍射图和SEM电镜扫描图可以看出,废弃粉煤灰掺入泵送混凝土中对混凝土的早期水化影响比较大。3d龄期时掺粉煤灰的试样混凝土结构比未掺粉煤灰的试样疏松,孔隙率也较大,水化产物相对较少。而28d龄期时,两者的致密度基本相同。经球磨机粉磨20min后,废弃粉煤灰的颗粒直径明显减小,大颗粒的数量减少,颗粒级配也相对较好。


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