超细粉煤灰复合掺合料研究
碱激发低活性粉煤灰复合胶凝材料制备与性能研究
碱激发低活性粉煤灰复合胶凝材料制备与性能研究
粉煤灰是中国当前排放量最大的工业废料之一。目前,我国粉煤灰的利用率一直徘徊在70%左右,主要集中在对颗粒细、质量优的干排粉煤灰的运用。
低活性粉煤灰因玻璃体含量低、含碳量不稳定、颗粒分层、处理工艺复杂、活性低、含水率高等特点,无法直接作为矿物掺合料,难以实现工业化应用。当前低活性粉煤灰以露天堆放为主,占用大量土地资源,带来严重的大气和土壤污染。
因此,寻找一条切实可行的方法提高低活性粉煤灰有效利用率迫在眉睫。课题以低活性粉煤灰为原材料,水玻璃为激发剂,辅以富钙掺合料(熟石灰、矿渣、钢渣)制备了三种不同体系的碱激发低活性粉煤灰复合胶凝材料。
研究了粉煤灰粉磨时间、掺合料掺量、水玻璃的模数和用量、水固比等原材料性质以及养护制度、环境温度等外界因素对复合胶凝材料胶凝性能的影响,对比得出了合理的激活方式。并结合XRD、FTIR、SEM等微观测试手段探究了碱激发低活性粉煤灰微观结构演变规律,分析了其与净浆强度的内在联系,初步探究了其反应机理及影响强度的关键因素。
研究结果表明:三种不同的碱激发低活性粉煤灰复合体系都有着类似的规律:凝结时间随着富钙掺合料掺量增加而缩短,随着体系碱当量的增加而延长;而净浆抗压强度则随着富钙掺合料掺量和体系碱当量的增加而增长。过高的体系碱当量与水玻璃模数均会对体系的后期强度造成不利影响。
综合考虑,三种体系的较优配比分别为:碱激发石灰-粉煤灰体系为熟石灰掺量15%,水玻璃模数1.4、体系碱当量10%,水固比0.4;碱激发矿渣-粉煤灰体系为矿渣掺量25%,水玻璃模数1.6、体系碱当量10%,水固比0.4;碱激发钢渣-粉煤灰体系则为钢渣掺量40%,水玻璃模数1.6、体系碱当量10%,水固比0.4。碱激发低活性粉煤灰复合胶凝材料力学性能发展较缓慢,其早期强度偏低。
利用湿热养护可显著提高复合胶凝材料的力学性能,特别是其早期强度。但过高的养护温度会使得体系后期强度出现明显的倒缩。
可泵送免压蒸C80PHC混凝土制备、养护与性能研究
可泵送免压蒸C80PHC混凝土制备、养护与性能研究
宦文娟
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘 要】以超细粉煤灰为免压蒸混凝土掺合料,研究其掺量对混凝土流动性能、力学性能的影响。结果表明,超细粉煤灰掺量低于16%时,混凝土坍落度、脱模强度与其掺量正相关;掺量大于16%时,对其流动性、脱模强度影响不大,甚至降低;掺入超细粉煤灰,混凝土拉压比提高,脆性降低。所研制的C80PHC混凝土坍落度达150mm,经蒸汽养护(匀速升温2h、恒温5h、降温1h,恒温温度85℃)后脱模强度达到79.4MPa,28d抗压强度达到87.4MPa。
【总页数】7页(P21-26,31)
【作 者】宦文娟
【作者单位】苏州工业园区建设工程质量检测咨询服务有限公司,215001
【正文语种】中 文
【中图分类】TU528.01
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复掺活性矿渣粉和粉煤灰配制高性能混凝土试验研究
20l 1年3月第1期 葛洲坝集团科技 总第97期
复掺活性矿渣粉和粉煤灰配制 高性能混凝土试验研究
朱圣敏 摘要高性能混凝土能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求,能最大限度地延长混凝土结构的使用 年限,降低工程造价。在当今的混凝土工艺中,配制强度> ̄70MPA的混凝土时,通常都要掺入活性矿物掺料。 特别是在配制≥100MPA的超高强度混凝土时,不掺人活性矿物掺料在实践中几乎是不可能的。本文对复掺 活性矿渣粉和粉煤灰配制高性能混凝土进行试验研究,可供以后类似配合比设计参考。 关键词高性能混凝土;复掺;矿渣粉;粉煤灰
1 概述 高性能混凝土是近些年来发展起来的一种新 材料,是混凝土技术进入高科技时代的里程碑。一 般认为,高性能混凝土具有高工作性、高强度和高 耐久性,与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如 下独特的性能: (1)高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗 能力,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。 (2)高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土 拌和物应具有较高的流动性,混凝土在成型过程中 不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实 混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。 (3)高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特 护工程的特殊部位,控制结构设计的不是混凝土的 强度,而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地 工作50—100年以上,是高性能混凝土应用的主要 目的。 概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足 结构功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限 度地延长混凝土结构的使用年限,降低工程造价。 为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶 比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物 细掺料和高性能外加剂。 通过使用矿物质掺合料来提高混凝土密实性 是混凝土高性能化的最基本措施,不仅效果明显, 而且成本较低。目前普遍使用的矿物质掺合料有: 粉煤灰、矿渣粉、微硅粉等,这些掺合料因为成分不 同,活性不同在混凝土中的作用也不尽相同。硅灰 是一种很好的超细矿物掺合料,但数量有限且价格 昂贵;沸石粉也是较好的矿物掺合料,但需要粉磨 并受地域限制。 同上述矿物掺合料相比,粉煤灰是工业废料, 量大,价廉。不需要(或稍微进行)加工即可满足 配置高性能混凝土;矿渣粉具有明显的活性矿渣粉 的活性作用。 2 高性能混凝土配合比试验研究 2.1 混凝土原材料选定 2.1.1掺合料的选定 (1)选择具有活性成分的矿渣粉 矿渣粉含有SIO2、CaO、AI203、Fe2O3及MnO 等化学成分,具有一定的活性。把矿渣粉单独磨细 达到一定的比表面积后,能较好地发挥其活性,在 适当的激发条件下(如碱、硅酸盐)可与水泥水化 析出的Ca(oh)2产生二次水化反应,生成低碱性C —S—H水化,从而大幅度提高混凝土的后期强度, 使Ca(oh)2大量被吸收,晶体尺寸和取向度(定向
超细粉煤灰与原灰在水泥砂浆中的水化特征对比研究
第43卷第3期 2011年6月 西 安 建 筑 科技 大 学 学 报(自然科学版) J.Xi an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition) Vo1.43 No.3 Jun.2011
超细粉煤灰与原灰在水泥砂浆中的
水化特征对比研究
符国力 ,冯绍航 。,李 辉
(1.西安建筑科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710055; 2.西部建筑科技国家重点实验室(筹),陕西西安710055)
摘要:主要对比研究了粉煤灰原灰颗粒和超细粉磨后的粉煤灰颗粒在水泥砂浆中的水化过程,利用SEM 对水化行为进行了微观观察,并结合砂浆试块3 d、7 d、28 d抗折、抗压强度.结果表明:粉煤灰的细度对试块 的强度影响最大,尤其是后期对抗压强度,在相同掺量下,强度相差达2倍左右;粒径在5 m左右的粉煤灰颗 粒在养护初期就已经开始水化,且水化速率较快,在28 d时水化程度已经很充分,粉煤灰原灰颗粒即使养护 到28 d龄期时,水化程度仍然很低;掺人细灰的试体各个龄期的结构均比原灰的要致密,且钙矾石的生长更 快. 关键词:超细粉煤灰;水化;微观结构;扫描电镜
中图分类号:TQ172.4 4 文献标志码:A 文章编号:1006—7930(2011)03—0385—06
粉煤灰是现代燃煤电厂的副产品.我国是一个产煤大国,以煤炭为电力生产基本燃料的状况,在长 时间内不会改变.据国家能源局统计,2010年原煤产量为31亿t左右.中国煤炭产量中,70 的煤炭用
于发电,由此产生的粉煤灰占燃煤总量的3O 左右.2010年中国产生粉煤灰约6亿t.给我国生态环境
造成巨大的承担压力. 将粉煤灰作为掺合料用于水泥及}昆凝土行业是目前粉煤灰处理的主要方式,但由于粉煤灰的自身
特性,未经分选的粉煤灰的水化速度慢,用于混凝土后不利于早期强度的发展,为认识粉煤灰和提高粉
煤灰的活性,国内外研究者作了大量的工作n .本文对超细粉煤灰与原灰在砂浆中的水化特征进行了
超细粉煤灰的性能与工业化生产
工业应用INDUSTRIAL 2011年NO.5
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超细粉煤灰的性能与工业化生产
程伟何力任丽云李文武 (中国建筑材料科学研究总院,北京1 00024)
文章编号:221 8-9882(201 1)05-0026-03
摘要:超细粉煤灰(比表面积为700~1 O00m /kg)是一种高功能性的水泥混合材和混凝土掺合料,应用经济高效的制 备工艺来生产超细粉煤灰是提升粉煤灰附加值的工业化有效途径之一。本文综述了粉煤灰的相关处理工艺及性能比较,介 绍了超细粉煤灰生产线的概况。 关键词:粉煤灰;超细粉磨;性能
1引言 粉煤灰已得到建材工业的广泛应用,尤其在水 泥和混凝土中,这无疑是大宗消化粉煤灰的有效途 径。如何制备高功能效应的粉煤灰是深化利用粉煤
灰的研发方向,而应用经济高效的制备工艺来实施
粉煤灰的超细粉磨是非常有效的途径之一。众所周 知,在配制高性能混凝土的关键技术中,利用微粉 掺合料的特性可以改善混凝土的性能,因此硅灰、
超细矿渣粉、超细粉煤灰等掺合料已被视为现代混
凝土的“第六组分”,其中硅灰和矿粉资源在全国 很多地方已是物尽其用,而粉煤灰资源的深化利用
还有较大提升空间。
2粉煤灰的粉磨 目前在水泥行业,一般将电厂分选后的粗灰作 为混合材与熟料、石膏等共同粉磨,或者将粗灰单
独粉磨成普通细灰再外掺入水泥中,而将粗灰加工
成超细灰的很少。下面简要比较不同粉煤灰处理工 艺的相关情况。
2.1共同粉磨和单独粉磨 共同粉磨尽管工艺简单,但由于粉煤灰与熟 料的易磨性差异大,以及粉煤灰白身流动性好等因 素,会导致磨机一仓中破碎能力减弱,粉煤灰细粉
会起到衬垫作用;物料流速过快使其在磨内的停留 时间大大减少,粉煤灰易磨性好却并不能够被充分
磨细,使得粉煤灰水泥的需水量很高。而采用分别 粉磨工艺可以有效解决以上问题,因为根据粉煤灰
26一 的粉磨特性可以配置合理的研磨体级配以及磨内适
宜的结构参数,有效控制物料流速来实现较好的粉
掺合料及掺合料技术的研究现状和展望
我国掺合料及掺合料技术的研究现状和展望
孙志刚
(唐山冀东水泥集团,河北唐山063020)
摘要:本文综述了我固掺舍料度掺舍料技术的研究覆应用现状,突出掺合料厦掺夸料技术的广义概念,在此基础上首次提出“生态混凝土材料集成与蛆摹”及其“生态基元功能集成化”的新概忿,并从混疑土可预见的发晨趋势上进一步阐速了混凝土材料的复合配型,发挥复合材料功能互补优势,实现基元功能集成化,达到与环境的相融。以四功能基元阐述了混凝土材料的集成技术的几个可能的发展方向.为绿色高性能混凝土掺舍料技术的未来提供一点借鉴。关键词:高性能混凝土掺舍料;生态混凝土材料的桌成与组蓑;生态基元功能集成化
1前言
随着混凝土技术的发展,特别是七十年代出现的高效减水剂,八十年代出现的矿物掺合料以后,作为目前
典型的大宗应用的混凝土复合化路线更加的突出。今天,人们已经认识到矿物掺合料与高效减水剂合用,即
“双掺”技术的运用是现代高性能混凝土采用的主要技术路线“1。1980年,美国率先提出水泥基复合材料的名
词,从而初步让人们认识到混凝土材料的复合化技术及其产生的效用;而今,有人把水泥熟料到混凝土制品设
计及混凝土应用的整个过程当作一个具有生命过程的生态系统加以研究“h[310而掺合料及其掺合料技术的
发展更使得混凝土作为这种生态复合材料越来越功能化,生态化、可持续发展化,特别是“双掺”技术到“辅料”制备技术的成熟,使人们更加地认识到混凝土是4组分、5组分、6组分或者8组分材料的集成与组装,这必然
要求各集成块的功能基元化达到材料的可组合化、兼容化。混凝土行业是一个如计算机行业需要高科技集成
技术的行业,如果我们把早期的混凝土看成早期的计算机的话,那么它仅是一堆元器件的简单堆聚组合,而现
在的混凝土则更多的是由主板集成电路和高性能的CPU、声显卡及高性能的网卡组成的多媒体终端,而且混
凝土材料在其生命周期内还能被重复利用,与环境相和谐。我们不妨把越来越集成化、生态化的高性能水泥当
水泥—煤煤灰复合胶凝材料的水化性能研究
第5卷第2期 2002年6月 建筑材料学报 JOURNAL OF BUILDING MATERIALS Vo1.5, Jun. NO.2 ,2002
文章编号:1007—9629(2002)02—0114—06
水泥.粉煤灰复合胶凝材料的水化性能研究
石明霞, 谢友均, 刘宝举
(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)
摘要:通过测定不同龄期净浆的化学结合水量和抗压强度,探讨了低水胶比条件下粉煤
灰细度、掺量对水泥一粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响.试验结果表明:粉煤灰掺量的 增加虽然促进了水泥的早期水化,但仍然降低了硬化浆体中化学结合水总量,同时,随粉
煤灰掺量的增加,硬化浆体的早期强度下降;粉煤灰细度的增加并没有提高水泥一粉煤灰 复合胶凝材料的水化程度,而超细粉煤灰的密实填充和微集料效应对硬化浆体后期抗压
强度的增加起到了重要的作用. 关键词:化学结合水;水化;抗压强度;粉煤灰
中图分类号:TQ172 文献标识码:A
Study of Hydration Characteristics of Cement Pastes
Containing Fly Ash
SHI Ming-xia,xIE You-jun.LIU Bao-ju (Civil Engineering and Architecture College,Central South University,Changsha 410075,China)
Abstract:By testing chemically combined water and compressive strength of hardened pastes at differ—
ent ages,the influence of fineness and content of fly ash on hydration characteristics of cement—fly ash composite binders at low water—binder ratio was studied.The experimental results indicate that the in— crease of content of fly ash facilitates early hydration of cement,but decreases chemically combined wa—
复合掺合料配制商品混凝土的技术研究
复合掺合料配制商品混凝土的技术研究
摘要:本文通过对比粉煤灰、矿渣粉混凝土单掺和复掺的各个性能,得出粉煤灰、矿渣粉复掺的物理性能及经济性的价值所在。
关键词:粉煤灰;矿渣粉;复掺
前言
近几年来是商品混凝土飞速发展的时期,商品混凝土基本上覆盖了全国省会城市,大部分二级城市也开始了商品混凝土的推广。商品混凝土的快速发展也带来很多问题,资源日益短缺,原材料使用居高不下,因此如何合理利用好粉煤灰、矿渣粉等掺合料,尤其是复合掺合料的应用更为重要。将粉煤灰、矿渣粉一起合理掺入混凝土中,利用二者产生的超叠加效应,可制备出性能好,低成本的商品混凝土来。
1理论基础
1.1粉煤灰的成分及特性
粉煤灰来源于热电厂排放的烟气经收尘处理收集得到的烟道灰,质量波动大。粉煤灰主要由SiO2, A12O及CaO等组成,粉煤灰多呈球形,含有许多玻璃微珠以及少量的莫来石、石英等结晶物质组成。按CaO含量<10%时,称低钙灰;CaO含量>10%时,称高钙灰。粉煤灰属于火山活性,其本身不具有水硬性,只有在活性激发剂(如硅酸盐水泥)作用下,才有强度。一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土的强度,且粉煤灰对混凝土早期强度有降低,但其利于对混凝土后期强度增长,同时提高了混凝土的和易性和泵送性能。另外,掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩和干燥收缩都小,且随着粉煤灰掺量的增加其混凝土自收缩则减小。
1.2矿渣粉的成分及特性
矿渣粉是由炼铁工业的副产品高炉水淬矿渣经粉磨至比表面积大于400m2/kg的细粉而成的。其主要化学成分是CaO、SiO2、 A12O3,占90%左右,接近水泥熟料成分。矿渣粉具有潜在水硬性,在常温下,需Ca (OH) 2等碱性激发剂与矿粉反应,形成晶体,加速水化反应,形成C-S-H及C-A-H等具有胶凝性的产物。矿渣粉对混凝土的早期增强效果明显优于粉煤灰,细度愈细,其增强效果愈显著,但会使混凝土拌合物的需水量随其细度的提高而增加,而且矿渣较难研磨,生产成本也大幅度提高了;同时会增加胶凝材料的水化放热速率和混凝上化学收缩和自身收缩。然而当矿渣粉粒径大于0.045mm时,很难参与反应。所以矿渣粉的比表面积应综合考虑其利弊。用大体积混凝土时,矿渣的比表面积以不超过500m2/kg为宜;超过500m2/kg的,宜用于水胶比不很低(如不低于0.3)的非大体积混凝土。矿渣粉通常采用“等量”取代水泥方式加入水泥混凝土中,一方面由于其的细度比水泥和粉煤灰要细,可更好的起填充密实作用,提高混凝土的抗渗性、耐腐性和耐久性等综合性能;另一方面,可减少坍落度损失,大幅度提高后期强度。但要注意,掺矿渣的混凝土由于有较大泌水,易形成毛细孔,导致混凝土收缩大。
粉煤灰矿渣超细矿物掺合料制备及应用
粉煤灰矿渣超细矿物掺合料制备及应用
摘要:粉煤灰矿渣矿物掺合料掺入混凝土之中,不仅可以发挥它们的火山灰效应和填充密实效应,有效改善混凝土的抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性、抗化学腐蚀性及抑制碱一骨料反应等多方面耐久性能,而且还可以利用大量的工业废渣、变废为宝、减少环境估污染。并且其经济效益更是无法计的。可以说,粉煤灰、矿渣双掺超细矿物掺合料在混凝土中的应用具有显著的技术效益、经济效益和社会效益。
关键词:粉煤灰;矿渣超细矿物;掺合料制备;应用
矿物掺合料是高性能混凝土不可或缺的第六组分,它的掺入对新拌混凝土的流变性和成型混凝土的耐久性有很大影响,超细矿物掺合料除了具有普通磨细的矿物掺合料的基本效应外,它对混凝土有着特殊作用。通过对超细矿物掺合料的研究,进而推动混凝土技术的发展,而混凝土技术发展的同时,也为超细矿物掺合料的应用提供了动力。
1粉煤灰、矿渣综合利用的经济效益
海岸海洋工程中,普通混凝土结构寿命或需要进行结构维修加固的周期都在30年以内,有些港口结构甚至使用不到10年其混凝土就出现了顺筋破坏的裂缝,需要及时的维修,破坏严重的可能需要进行重建,其费用的浪费是相当惊人的。还有受除冰盐影响的普通混凝土桥梁,则由于冻融、氯离子渗入引起钢筋锈蚀,桥梁老化速度非常快,建成后10—20年就需要维修的情况非常普遍。粉煤灰、矿渣双掺混凝土在耐久性方面明显优于普通混凝土,其抗氯离子侵蚀的性能是普通混凝土数倍,如在港口及有氯离子存在的环境下应用粉煤灰、矿渣双掺混凝土其所带来的经济效益是无法用数字来估计的。并且,粉煤灰、矿渣等量替代水泥,其单价低于水泥的价格,这样可以降低混凝土的成本。
我国每年排出的高炉矿渣如能将全部利用起来,无疑为建材行业提供了一种丰富的、可利用的资源。同时,对于改善环境、减少二次污染亦具有重要意义。这方面的资源利用将大大减少了占地和环境污染,节约了能源,降低了成本,产生了较好的经济效益和社会效益。东北地区具有丰富的矿渣资源,虽然他们在矿渣处理方式上以填海铺路为主,没有形成像鞍钢的深加工的模式,但具有很大的潜在市场,随着矿渣资源的有效利用,必然会带动相关产业的发展。
超细石灰石粉复合矿物掺合料及其混凝土高性能化研究
2014年第1期 广东公路交通 GuangDong GongLu JiaoTong 总第130期
超细石灰石粉复合矿物掺合料及其混凝土高性能化研究
1 项目来源
广东省交通运输厅2010年交通科技项目,
编号2010—02—025。
2 主要完成单位
广东省长大公路工程有限公司 中建商品混凝土有限公司
北京建筑大学
3 主要技术内容
3.1 技术特点
常用的水泥、矿物掺合料粉体粒度分布不合
理,胶凝材料浆体内粉体堆积结构中存在有大量
10 m以下的空隙,属不密实堆积结构。掺加超
细石灰石粉后极大丰富胶凝体系中0~10 m的
细颗粒,使粉体粒度分布得以优化。超细石灰石
粉和粉煤灰颗粒填充到水泥颗粒间的孑L隙中,使
粉体颗粒之间发生紧密堆积效应,混合体系的堆
积密实度增大,空隙减少,因此在保持混凝土流
变性能一致的情况下,可以显著降低混凝土的用
水量,改善硬化后的混凝土孔结构,使得混凝土
内部结构更加密实,进而提高强度以及耐久性
能。
超细石灰石粉可充当“晶核”,诱导水化产物
析晶,从而从一定程度上加速了水泥的水化过
程,提高早期强度;石灰石粉并非完全惰性,在水
化反应后期,还可以与水泥中的C3A和C4AF发
生反应,生成水化碳铝酸钙石,而粉煤灰的火山
灰活性也保证了混凝土后期具有较高的强度。
3.2性能指标 (1)超细石灰石粉复合矿物掺合料的需水量
比为94%; (2)超细石灰石粉复合矿物掺合料细度为8
微米;
(3)超细石灰石粉复合矿物掺合料配制的
C60高强混凝土倒坍落度时间为14.5s;
(4)超细石灰石粉复合矿物掺合料可配制出
性能优异的混凝土:坍落度200~230mm,1h损 失小于20mm;360d抗压强度为同掺量同水胶比
粉煤灰混凝土的92%~98%;28d抗折强度为
5.8MPa、28d弹性模量26.0GPa;28d碳化深度
2.0ram;56d龄期的6h总导电量985C;氯离子扩
