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        硅灰混凝土性能研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用

        2021-09-10 07:22:44周鳴靳丁帥男周鈺鑫施佳匯
        科技研究 2021年17期
        關(guān)鍵詞:工程應(yīng)用硅灰力學(xué)性能

        周鳴 靳丁帥男 周鈺鑫 施佳匯

        摘要:硅灰是工業(yè)冶煉過(guò)程中的副產(chǎn)物,將硅灰摻入混凝土中會(huì)影響混凝土的性能,在不同類(lèi)型的混凝土中,難以得到相對(duì)統(tǒng)一的最佳配合比,摻入硅灰制成高性能混凝土已經(jīng)在工程中得到廣泛應(yīng)用。本文分析總結(jié)了硅灰對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響的研究現(xiàn)狀以及在一些工程中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:硅灰、混凝土、力學(xué)性能、工作性能、工程應(yīng)用

        1.引言:

        2020年,我國(guó)前三季度國(guó)內(nèi)工業(yè)硅產(chǎn)量為142.3萬(wàn)噸,而伴隨其產(chǎn)生的硅灰亦是數(shù)量龐大。將廢料硅灰摻入混凝土中,不僅降低了水泥的消耗,同時(shí)也能加強(qiáng)混凝土的性能,這使得它成為一種優(yōu)秀的建筑材料,對(duì)于不同類(lèi)型的混凝土,硅灰的摻量對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響不盡相同。

        2.硅灰對(duì)混凝土性能影響的研究現(xiàn)狀

        2.1硅灰對(duì)混凝土力學(xué)性能研究

        李曉妮[1]研究了混凝土中摻入硅灰對(duì)道路混凝土的影響。實(shí)驗(yàn)中,采用內(nèi)摻法用硅灰等量取代水泥制成混凝土,通過(guò)提高用水量保持混凝土塌落度穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混凝土中摻入硅灰能提高混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度等,摻量從0-6%,混凝土力學(xué)性能提升很大,最佳摻量為6%。

        李波[2]等研究了硅灰對(duì)機(jī)制砂混凝土的力學(xué)性能的影響。硅灰按0%、3%、6%、9%、12%取代水泥制成試塊。測(cè)出不同摻量時(shí)試塊的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度以及抗折強(qiáng)度。試塊的抗壓強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加先緩慢增強(qiáng),再迅速增強(qiáng),在9%時(shí)達(dá)到最高強(qiáng)度,之后則迅速下降。劈裂強(qiáng)度在6%時(shí)達(dá)到最強(qiáng),之后則緩慢降低。然而硅灰的摻入對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度影響甚微。

        2.2硅灰對(duì)混凝土的工作性能的影響

        楊林[3]等將硅灰摻入混凝土中進(jìn)行混凝土工作性能的研究。試驗(yàn)中硅灰摻量按0%增加到40%分別取代等量水泥,測(cè)出不同摻量時(shí)的坍落度、擴(kuò)展度以及泌水率。試驗(yàn)結(jié)果表明,混凝土的坍落度在摻量0%到10%變化不大,在10%到20%有明顯下降,而擴(kuò)展度度幾乎是線性下降,泌水率隨著硅灰摻量的增加有著明顯的減小,呈先快后慢趨勢(shì)。這很大程度上是由于硅灰使得混凝土內(nèi)部的孔隙的減少,從而使得混凝土的流動(dòng)性和滲透性下降。

        通過(guò)上述學(xué)者的研究,不同摻量的硅灰對(duì)混凝土的工作性能的影響是不盡相同。這是因?yàn)橐环矫婀杌业谋缺砻娣e大等使得水泥反應(yīng)不充分,降低流動(dòng)性;而另一方面,混凝土反應(yīng)生成的凝膠物質(zhì)又起到了潤(rùn)滑作用使得流動(dòng)性增加。

        2.3硅灰對(duì)混凝土耐久性的影響

        楊萬(wàn)斌[4]等研究了在混凝土中摻入硅灰對(duì)其抗凍性的影響。通過(guò)改變水膠比和硅灰的摻量制成不同的混凝土,進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在凍融次數(shù)250次以?xún)?nèi),硅灰對(duì)相對(duì)動(dòng)彈模量影響不大,但當(dāng)次數(shù)超過(guò)后,未摻的試件迅速下降,并在300次時(shí)凍融破壞,而摻硅灰的試件仍未被破壞。摻硅灰的混凝土質(zhì)量損失率都比未摻的低,同時(shí)混凝土的質(zhì)量損失率隨硅灰摻量增加呈下降趨勢(shì)。得出水膠比為0.3,硅灰摻量為5%時(shí)混凝土的抗凍性最佳。

        3.工程應(yīng)用

        在深圳鹽田港碼頭工程[5]中,采用硅灰粉煤灰復(fù)合摻入和加入高效減水劑制成高性能混凝土,見(jiàn)表2,有效的提高了混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性,從而降低了混凝土內(nèi)鋼筋與氯鹽接觸而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),使得混凝土在氯鹽環(huán)境下有著較強(qiáng)的抵抗性,保證了混凝土50年以上的使用壽命。

        在東海大橋工程[6]中,要求混凝土的壽命基準(zhǔn)期為100年,這是普通混凝土不能滿足的。通過(guò)摻入硅灰等摻合料(表3)配合上高強(qiáng)度水泥和高效減水劑制成的高性能混凝土(表4)。該混凝土能較好的保持混凝土的坍落度穩(wěn)定,具有較高的耐久性,能有效防止物質(zhì)的滲透,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的壽命。

        結(jié)束語(yǔ)

        將硅灰摻入混凝土中,一方面,對(duì)資源的再利用減少了水泥的消耗,也避免了將硅灰排入環(huán)境引起種種污染問(wèn)題;另一方面,硅灰粒徑小且具有火山灰活性,對(duì)混凝土性能有很好的提高。但是,從目前的研究來(lái)看,在不同的混凝土體系中,各樣材料、配合比等都不盡相同,這些都使得我們很難得到一個(gè)能使混凝土各項(xiàng)性能都很好發(fā)揮的硅灰摻量。所以如何通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)確定各混凝土體系硅灰的最佳摻量是一個(gè)重要的研究方向。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李曉妮.硅灰對(duì)道路水泥混凝土性能的影響[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2020,16(08):1-3.

        [2]李波,周海龍,呂振國(guó),宋幸芳,王建國(guó).高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土工作性及力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].硅酸鹽通報(bào).2020(06):1765-1771+1797

        [3]楊林,宋帥奇,楊靜.硅灰對(duì)塑性混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響[J].混凝土.2012(12):43-45+49

        [4]李理,楊萬(wàn)斌,劉茉莉.硅灰對(duì)混凝土抗凍性能影響的試驗(yàn)研究[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào).2012(02):63-65+70

        [5]熊建波,黃明東,陳愛(ài)芝.高性能混凝土在鹽田港三期工程中的應(yīng)用[A].2004:8.

        [6]李建剛,羅忠良,邱瓊海,鄭機(jī).東海大橋近島段工程高性能混凝土與普通混凝土優(yōu)劣性對(duì)比[J].橋梁建設(shè),2005(S1):38-40.

        項(xiàng)目號(hào):南京工程學(xué)院2021年度大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目:TB20210917;江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目:202111276021Z

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