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激发剂种类对不同粉煤灰掺量的水泥胶砂强度的影响_何廷树
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激发剂影响大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的试验研究
文章编号：X(2015)03煤灰 激发剂影响大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的试验研究 文华 浙江省围海建设集团股份公司，浙江宁波315000 摘 要：单掺熟石灰对粉煤灰混凝土后期强度增长更为有利，掺量为5％的较掺量为0的56 ％。 单掺硫酸钠对粉煤灰混凝土早期强度增长更为有利，掺量为5％的较掺量为0的28 ％。 复掺熟石灰与硫酸钠时，随着硫酸钠掺量的增加，粉煤灰混凝土早期及后期强度都有明显增长。硫酸钠用 量为3％时，粉煤灰混凝土的抗压强度最大。 关键词：熟石灰；硫酸钠；激发；粉煤灰；抗压强度 中图分类号： 文献标志码：A 0前言 目前国内外对化学激发粉煤灰混凝土的应用已进行 大量的研究，激发技术与工艺日趋成熟，特别是在激发 剂对粉煤灰混凝土强度影响方面研究也相当完善。刘宝 举等[1】通过添加碱性激发剂来研究水泥与粉煤灰混合物 强度。结果表明：粉煤灰掺入使得强度降低，碱性物加 入使得强度提高；而后又提出硫酸盐有利于粉煤灰的早 期激发，这是由于Na 反应生成的钒石) 具有一定强度，相对于碱性激发剂早期对水泥水化延缓 有弥补作用。钱文勋、蔡跃波_2剂的研制，对24种可能具有激发特性的试剂采用单组 分比选、双组分配对及正交化的技术途径，得到3种效 果显著的激发剂配比，并提出了两点注意事项：其一， 激发剂本身的特性；其二，激发剂的搅拌方法。搅拌不 匀会极大地降低激发效果。 本文将混凝土中粉煤灰掺量提高到60％，这是以上 研究都从未达到的高掺量，目的是更加突出激发剂对粉 煤灰混凝土的激发作用。此外，复掺熟石灰与硫酸钠时， 并没有简单地将两种激发剂均分，而是参照熟石灰在粉 煤灰混凝土中的作用，适当提高熟石灰掺量并维持在 2．5％，着重考虑硫酸钠的激发作用，希望能探索得到高 性能粉煤灰混凝土激发剂的掺配形式和最佳掺量。 l 试验 1．1试验原材料 水泥：P．042．5海螺牌水泥；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰， 45 ％，需水量比为98．6％，烧失量 为5．79％，其化学成分见表1；粗集料：连续级配辉绿岩 碎石，粒径为5 20集料：天然细集料，选用细 度模数为2．8的河砂，属于细砂；激发剂：熟石灰和硫酸 钠约为市售，分析纯；水：饮用水。 表1粉煤灰的化学成分 化学成分1203 20 分含量56，70 28．90 6，42 1．93 0．45 O．59 1．73 0．48 1．2试验配合比 本次试验参照01 1《普通混凝土配合比设计 规程》进行配合比设计，粉煤灰混凝土强度等级为水灰比为0．55，砂率为35％。试验中采用的各组配合比 见表2。试验分单掺熟石灰、单掺硫酸钠及复掺熟石灰和 硫酸钠三种工况进行。工况一：单掺熟石灰，熟石灰等 3／2015粉煤灰 量取代粉煤灰用量，按0、1％、2．5％和5％计算工况二： 单掺硫酸钠，硫酸钠等量取代粉煤灰用量按0、1％、 2．5％和5％计算；工况三：复掺熟石灰与硫酸钠，控制 熟石灰取代率为2．5％、改变硫酸钠取代率分别为0、 1％、2％、3％。 表2再生细集料混凝土配合比 kg／m 1．3试验方法 试验采用1000000试件成型后在标准养护箱中养护至规定龄期，分别于7 d、 28 d、56
，控制加荷速率为O．5 kN／s，直至试件破坏读取并记录 压力峰值。每组龄期抗压强度取3个试块的平均值。 2试验结果及分析 2．1 单掺熟石灰对粉煤灰混凝土强度影响 养护7 d、28 试验值见表3。由表3所示实测数据可绘出熟石灰掺量 与粉煤灰混凝土抗压强度的关系曲线，见图1。 表3工况一混凝土抗压强度试验值
／2015 羁 图1 熟石灰掺量与粉煤灰混凝土抗压强度的关系 由图1可知，随着熟石灰掺量的增加，粉煤灰混凝 土的7 d、28 d、56 势。分别以取代率为1％、2．5％和5％单掺熟石灰等量 取代粉煤灰时，混凝土7
未掺熟石灰粉煤灰混凝土强度 分别增加了3．2％、15．3％和41．1％。标准养护28 灰混凝土，石灰粉掺量为1％、2．5％和5％的抗压强度 比熟石灰掺量为0时分别增加了20．0％、43．6％和 66．7％。标准养护56 石灰掺量为 1％、2．5％和5％的抗压强度比熟石灰掺量为0时分别增 加了20．8％、45．1％和71．8％。显然粉煤灰混凝土56 d 龄期强度增加幅度较大。这主要是因为当粉煤灰混凝土 中粉煤灰掺量很大时，熟石灰对水泥水化速度的延缓逐 渐被粉煤灰的水化所掩盖，体系强度的发展也逐渐取决 于粉煤灰活性的发挥程度。 2．2 单掺硫酸钠对粉煤灰混凝土强度的影响 养护7 d、28 试验值见表4。由表4所示实测数据可绘出熟石灰掺量 与粉煤灰混凝土抗压强度的关系曲线，见图2。 表4工况二混凝土抗压强度试验值 薰 3 图2 硫酸钠掺量与粉煤灰混凝土抗压强度的关系 由图2可以知道，随着掺量的增加，7 d、28 d、56 d 三个龄期的抗压强度总体呈现增大的趋势。分别以取代 率为1％、2．5％和5％单掺硫酸钠时，混凝土7 分别是18．2 5．6
未掺熟硫 酸钠煤灰混凝土强度分别增加了50．O％、100．3％和 1 10．1％。粉煤灰混凝土标准养护28 酸钠掺量为 1％、2．5％和5％的抗压强度比硫酸钠掺量为0时分别增 加了92．1％、121．1％和143．2％。粉煤灰混凝土标准养护 56 酸钠掺量为1％、2．5％和5％的抗压强度比硫 酸钠掺量为0时分别增加了13．2％、31．9％和49．1％。显 然粉煤灰混凝土28 主要是 因为粉煤灰颗粒表面的凝胶及溶解于液相中的酸盐会立即反应生成水化硫铝酸钙钒石)。钙 钒石形成纤维状或网络状包裹层覆盖在粉煤灰颗粒表面， 提高体系强度，并且生成的钙钒石有一定的膨胀性，可 以填充水泥水化后的孔隙，提高硬化体的密实度。当 Na 量增大，液相中越多，形成的钙钒石越多， 对早期强度增长就越有利。但当体系内sO ，体系内量不足致使粉煤灰混凝土抗压强度的 增加幅度减缓。 2．3 复掺熟石灰和硫酸钠对粉煤灰混凝土强度的影响 养护7 d、28 试验值见表5。由表5所示实测数据可绘出复掺硫酸钠 掺量与粉煤灰混凝土抗压强度的关系曲线，见图3。 表5工况三混凝土抗压强度试验值 0 10 复掺硫酸钠掺量／％ 图3 复掺硫酸钠掺量与粉煤灰混凝土抗压强度的关系 从图3中可以看出，在控制熟石灰取代率为2．5％的 基准下，硫酸钠掺量对粉煤灰的抗压强度有较为明显的 影响：分别以取代率为l％、2％和3％复掺硫酸钠等量 取代粉煤灰时，混凝土7
未掺硫酸钠粉煤灰混凝土强度 分别增加了44．0％、90．1％和97．2％。标准养护28 煤灰混凝土，复掺硫酸钠掺量为l％、2％和3％的抗 压强度比硫酸钠掺量为0时分别增加了54．1％、81．9％和 100％。标准养护56 掺硫酸钠掺量 为l％、2％和3％的抗压强度比硫酸钠掺量为0时分别 增加了56．5％、61．2％和71．3％。可以看出，三个龄期强 度的增长幅度相对集中。再与此前两种工况对比发现复 掺对单掺熟石灰7 度有显著提高，由此可以得出复掺熟石灰和硫酸钠对 粉煤灰混凝土的早期及后期强度都有显著的提高。 3 结论 (1)单掺熟石灰等质量取代粉煤灰可提高粉煤灰混凝 土7 d、28 d、56 着熟石灰掺量的 增加，粉煤灰混凝土56 ，掺量为5％，粉煤灰混凝土强度达到最大值。熟石灰 对粉煤灰混凝土早期抗压强度影响略小。 (2)单掺硫酸钠等质量取代粉煤灰可提高粉煤灰混 凝土7 d、28 d、56 酸钠对粉煤灰 混凝土早期抗压强度影响显著。 (3)复掺熟石灰和硫酸钠等质量取代粉煤灰可提高 粉煤灰混凝土7 d、28 d、56 制熟 石灰掺量不变，随着硫酸钠掺量的增加，粉煤灰混凝土 各个龄期的强度增幅相对集中，复掺熟石灰与硫酸钠对 粉煤灰混凝土早期及后期抗压强度影响都很大，激发效 果最佳。 参考文献 [1]刘宝举，梁慧，杨元霞．碱对水泥．粉煤灰体系中粉煤灰活性的激 发作用【J】．铁道科学与工程学报，)：51[2】钱文勋，蔡跃波．复合型粉煤灰早期活性激发剂的研制【J]_水利水运 工程学报，)：39作者简介：颜文华(1981一)，男，本科，现供职于浙江省围海建设集团 股份有限公司，主要从事水利水电工程施工技术管理．通信地址：浙江省 台州市椒江区环翠名苑3号楼．收稿日期：日 3／2015粉煤灰 3
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何廷树:男,1965年生,副教授,工学博士,建筑工程材料研究所所长。陕西省有色金属学会选矿专业委员会副主任委员。95年以来,承担并完成了“细粒浮选机结构设计准则”、“细粒浮选流体动力学理论研究”、“水泥旋风预热分离技术的研究”、“镍铜混合精矿降mgo研究“等科研15项,并获得专利一项,近五年,在国内外重要学术刊物上发表论文20余篇,出版《矿物工程专业英语》及《土木工程材料》(副主编)教材两部。现承担省级攻关项目等3项,主要从事资源综合利用,细粒浮选理论与设备,粉体加工,高强高性能混凝土及新型高效砼外加剂等方面的研究与开发工作。现指导硕士生8名。
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