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        低品質(zhì)粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用

        2020-11-30 08:27:46曹松濤張思雨
        商品混凝土 2020年7期
        關(guān)鍵詞:試配礦粉水膠

        曹松濤,張思雨

        (1. 保定市永泰建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司,河北 保定 071000;2. 河北建設(shè)集團(tuán)股份有限公司混凝土分公司,河北 保定 071000)

        0 引言

        Ⅱ級粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟,但產(chǎn)出的粉煤灰 95% 以上為 Ⅲ 級灰或等外灰,這些低質(zhì)濕排灰活性低、粉質(zhì)較粗,利用率相對較低。因此 Ⅲ級粉煤灰的利用成為一項重要任務(wù)。本文主要是通過試驗,探究 Ⅲ 級粉煤灰的可用性,并優(yōu)化其配合比,從而實現(xiàn)粉煤灰的綜合利用,減輕環(huán)境壓力,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益有效統(tǒng)一。

        1 試驗內(nèi)容

        試驗確定了 0.5 和 0.55 兩個水膠比,以 Ⅲ 級粉煤灰和礦粉為摻合料,試配 C30、C25 兩種等級混凝土。各設(shè)計了 12 組配合比,通過試驗過程中拌合物狀態(tài),以及混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行配合比篩選。

        2 試驗成果

        2.1 原材料

        (1)水泥:選用河北京蘭 P·O42.5 水泥,該水泥各項性能指標(biāo)均符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定要求。

        (2)Ⅲ 級粉煤灰,主要性能指標(biāo)見表 1。

        表 1 粉煤灰基本性能 %

        (3)礦粉:選用保定乾華建材 S95 級礦渣微粉。

        (4)外加劑:選用保定慕湖恒源新型建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑,減水率 26%。

        (5)碎石:選用保定滿城 5~25mm 連續(xù)級配碎石,壓碎值 6.7%。

        (6)砂:選用滿城天然中砂,級配良好,細(xì)度模數(shù) 2.8。

        2.2 混凝土拌合物性能

        Ⅲ 級粉煤灰以 5%、10%、15%、20% 的取代率取代水泥,同時礦粉以 10%、20%、30% 的取代率取代水泥,水膠比分別為 0.5、0.55 進(jìn)行試配,記錄混凝土拌合物性能。

        試驗配合比及坍落度、擴(kuò)展度、倒排空和拌合物狀態(tài)見表 2。

        當(dāng)水膠比為 0.5 時,混凝土拌合物性能良好。保持配合比不變,提高水膠比至 0.55,進(jìn)行混凝土試配,記錄混凝土拌合物坍落度、擴(kuò)展度、倒排空和拌合物狀態(tài)。具體數(shù)據(jù)見表 3。

        當(dāng)水膠比為 0.55 時,混凝土拌合物性能良好。通過以上兩組試驗研究發(fā)現(xiàn),以 Ⅲ 級粉煤灰取代部分水泥,其工作性能較為穩(wěn)定。

        2.3 混凝土強(qiáng)度對比及分析

        研究 Ⅲ 級粉煤灰對 0.5 水膠比和 0.55 水膠比配合比試體抗壓強(qiáng)度影響。

        0.5 水膠比 Ⅲ 級粉煤灰混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度見表 2。將表 2 強(qiáng)度數(shù)據(jù)制成柱狀圖進(jìn)行分析,圖 1 和圖2 分別為混凝土 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度圖。

        從混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度來看,隨摻合料摻量增加,混凝土強(qiáng)度降低,且礦渣粉摻量不變時,混凝土強(qiáng)度隨Ⅲ 級粉煤灰摻量增加而降低,在保持粉煤灰摻量不變的情況下,礦粉摻量為 20% 的混凝土強(qiáng)度高于礦粉摻量為 10% 和 30% 的混凝土強(qiáng)度;混凝土 28d 強(qiáng)度變化與 7d 有所不同,當(dāng)?shù)V粉摻量為 10% 時,混凝土強(qiáng)度隨Ⅲ 級粉煤灰摻量增加而降低,礦粉摻量為 20% 時,混凝土 28d 強(qiáng)度變化不明顯,波動較小,礦粉摻量為 30%時,混凝土強(qiáng)度隨粉煤灰摻量增加而降低,但與 7d 強(qiáng)度相比,混凝土強(qiáng)度降低幅度較小,且與礦粉摻量 20%時強(qiáng)度相差很小。

        表 2 0.5 水膠比混凝土配合比及性能

        表 3 0.55 水膠比混凝土配合比及性能

        圖 1 0.5 水膠比混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度

        圖 2 0.5 水膠比混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度

        以上試驗數(shù)據(jù)表明,礦粉在混凝土后期對混凝土強(qiáng)度提高有積極作用,Ⅲ 級粉煤灰對混凝土早期強(qiáng)度雖有一定影響,但從 28d 強(qiáng)度來看,在礦粉摻量適宜的情況下,粉煤灰對強(qiáng)度的影響很小,因此在摻合料共同摻入的時候,Ⅲ 級粉煤灰可進(jìn)行實際應(yīng)用。

        0.55 水膠比 Ⅲ 級粉煤灰混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度見表 3。

        圖 3 0.55 水膠比混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度

        圖 4 0.55 水膠比混凝土28d抗壓強(qiáng)度

        圖 3、圖 4 分別為 0.55 水膠比混凝土 7d、28d 抗壓強(qiáng)度圖,將圖 3、圖 4 分別與圖 1、圖 2 對比可知,不同水膠比情況下,摻入相同量的 Ⅲ 級粉煤灰與礦粉后,7d、28d 強(qiáng)度變化規(guī)律不同,說明水膠比影響兩種摻合料在混凝土硬化過程中的反應(yīng)進(jìn)程。

        圖 3 與圖 4 進(jìn)行對比,當(dāng)?shù)V粉摻量不變時,混凝土7d 和 28d 強(qiáng)度隨 Ⅲ 級粉煤灰摻量變化趨勢相同,而當(dāng)Ⅲ 級粉煤灰摻量不變時,粉煤灰摻量為 5% 和 10% 情況下,混凝土 7d 強(qiáng)度與 28d 強(qiáng)度隨礦粉摻入量增加呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律;而 Ⅲ 級粉煤灰摻量提升至 15%和 20% 后,混凝土 7d 與 28d 強(qiáng)度變化規(guī)律相同;說明,相較于礦粉而言,當(dāng) Ⅲ 級粉煤灰摻量提升至高于15% 后對混凝土強(qiáng)度的變化起主導(dǎo)作用,對混凝土強(qiáng)度變化的影響比礦粉更為顯著。

        3 總結(jié)

        (1)礦粉在混凝土后期對混凝土強(qiáng)度提高有積極作用;

        (2)水膠比影響 Ⅲ 級粉煤灰和礦粉在混凝土硬化過程中的反應(yīng)進(jìn)程;

        (3)當(dāng) Ⅲ 級粉煤灰摻量高于 15% 后,其對混凝土強(qiáng)度變化的影響比礦粉更為顯著,從強(qiáng)度分析,Ⅲ級粉煤灰以 15%~20% 的摻量加入后,混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo),進(jìn)行實際應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降本,為綠色混凝土研究提供參考。

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