粉煤灰-人工砂（共7篇）
粉煤灰-人工砂 篇1
1 混凝土原材料试验
1.1 水泥
试验采用的水泥为中联巨龙水泥有限公司生产的32.5级、42.5级普通硅酸盐水泥。所用水泥物理性能试验结果见表1。
1.2 骨料
实验使用的粗骨料为徐州茅村采石厂生产的碎石, 由粒级5~20 mm和16~31.5 mm的两种碎石混合配制成5~31.5 mm的连续粒级。
两种粒级的石子物理性能测试结果见表2, 颗粒级配结果见表3。
1.3 细骨料-砂子
实验使用的砂子是邳州大运河河砂及徐州茅村采石厂生产的人工砂, 依据现行标准进行试验。试验用河砂为中砂, 筛分析试验结果见表4, 人工砂的筛分析试验结果见表5, 河沙与人工砂的主要物理性能试验结果以及将河砂与人工砂按不同比例混合后的主要物理性能见表6。
1.4 外加剂
实验使用的外加剂为徐州彭城化工厂生产的CS-1型高效减水剂及江苏铸本混凝土有限公司生产的HJ-1型混凝土泵送剂。依据国家现行标准进行试验, 试验结果见表7。
1.5 粉煤灰
实验使用的粉煤灰产地分别为徐州彭城电厂及河南永城电厂。
依据国家现行标准进行试验, 试验结果见表8、表9。
1.6 矿渣
试验采用的矿渣为济南鲁新新型建材有限公司生产的“鲁新”牌粒化高炉矿渣粉, 依据国家现行标准进行试验, 结果见表10、表11。
%
%
2 混凝土配合比设计
2.1 正交试验设计
2.1.1 因素水平的选取
本研究的重点是粉煤灰-人工砂混凝土的力学性能, 采用L16 (44×23) 正交试验表进行正交试验。
试验主要考虑的因素水平如下:
A——掺合物中粉煤灰和矿渣的比例 (粉煤灰∶矿渣) ;
B——掺合物掺量 (%) ;
C——天然河砂和人工砂比例 (河砂∶人工砂) ;
D——砂率 (%) ;
E——灰源;
F——外加剂品种;
G——激发剂掺量 (%) 。
正交试验因素与水平见表12。
2.1.2 正交试验设计
正交试验设计见表13。
2.2 试验配合比确定
根据前述各因素和水平, 统一采用0.35 (水∶胶凝材料=175∶500) 作为基准水灰比, 依据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》分别设计计算出16个配合比, 然后在实验室进行试配试验和混凝土性能研究。配合比设计见表14。
3 混凝土力学性能试验研究
3.1 试验目的
依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行试验。主要研究粉煤灰-人工砂混凝土的各龄期抗压强度和出机坍落度。
3.2 试验结果分析
采用正交方法, 以各龄期强度以及出机坍落度等为指标, 分析各因素与各水平的影响。
3.2.1 7 d强度指标
分别求出在各因素、各水平条件下7 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表15。
极差值反映了因素变化时试验指标变化的幅度, 极差越大, 说明该因素对指标的影响越大, 这个因素越重要。从表15可以看出, 对混凝土7 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰与矿渣的比例是主要的影响因素, 河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素, 而灰源和外加剂的品种的影响最小。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例、是否掺激发剂、砂率、灰源、外加剂品种。
3.2.2 28 d强度指标
分别求出在各因素、各水平条件下28 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表16。
从表16可以看出, 对混凝土28 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰与矿渣的比例是主要的影响因素, 河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素, 而灰源和外加剂的品种的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、砂率、河砂和人工砂的比例、是否掺激发剂、灰源、外加剂品种。
3.2.3 60 d强度指标
分别求出在各因素、各水平条件下60 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表17。
从表17可以看出, 对混凝土60 d强度来说, 掺合物的掺量是最主要的影响因素;掺合物中粉煤灰与矿渣的比例、砂率等影响较小;而掺激发剂的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、砂率、外加剂品种、河砂和人工砂的比例、灰源、是否掺激发剂。
3.2.4 180 d强度指标
分别求出在各因素、各水平条件下180 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表18。
从表18可以看出, 对混凝土180 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰和矿渣的比例是主要的影响因素;河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素;而灰源和外加剂的品种的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂、外加剂品种、灰源。
以28 d强度指标分析为例, 把A、B、C、D因素的水平作为横坐标, 28 d强度指标作为纵坐标, 做出各因素与指标的关系图, 见图1~图4。
综合分析7d、28d、60d、180d强度指标正交分析表及各龄期强度随各因素的变化曲线图, 可以得出如下结论:
(1) 掺和物的掺量对混凝土各龄期强度的影响最为显著。掺合物的掺量不超过40%时, 不同掺合物掺量的混凝土各龄期的强度变化不大;当掺合物的掺量超过40%时, 各龄期的强度将受到影响;掺合物掺量为60%时, 各龄期的强度明显降低。所以, 混凝土配合比中掺合物掺量不宜超过40%。
(2) 掺合物中粉煤灰和矿渣的比例对混凝土强度的影响比较显著, 粉煤灰和矿渣复合双掺优于粉煤灰或矿渣单掺, 其掺量在50∶50效果最好。
(3) 天然河砂和人工砂比例对混凝土强度的影响不显著, 但其比例在50∶50时混凝土强度最高, 说明按此比例配制混凝土是合适的。
(4) 砂率对各龄期混凝土强度的影响不显著, 但砂率在39%时强度最高, 说明配制大流动性混凝土砂率在40%左右是适宜的。
(5) 灰源、外加剂品种对各龄期混凝土强度的影响不大, 同类产品均可使用。
4 结论
(1) 配制粉煤灰-人工砂混凝土时, 为了保证混凝土的性能, 混凝土原材料的各项性能指标应符合相关标准的规定。
(2) 混凝土正交试验所选择的各项因素中, 掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例是影响混凝土抗压强度的显著因素。
(3) 为了保证混凝土拌合物的和易性和混凝土的抗压强度, 配制混凝土时, 混凝土配合比中掺合物的掺量以40%左右为宜, 掺合物中粉煤灰∶矿渣的比例宜为1∶1, 河砂与人工砂的比例宜为1∶1, 砂率0.4左右, 拌制过程中可掺入适量激发剂。
综上所述, 在配制混凝土时合理使用粉煤灰和人工砂, 不但能节约能源, 而且对环境保护有着非常积极的作用, 同时还可以较好地改善混凝土的性能。是大力发展绿色混凝土的重要组成部分, 具有显著的社会和经济意义。
摘要：随着混凝土技术的发展, 粉煤灰作为配制混凝土的“第五组分”受到了更多的重视。而随着天然砂资源越来越少与建筑业的蓬勃发展的矛盾日益突出, 积极推广应用人工砂将成为混凝土技术发展的唯一的出路。对粉煤灰-人工砂混凝土的力学性能进行了研究, 认为, 在配制混凝土时合理使用粉煤灰和人工砂, 可以较好地改善混凝土的性能, 同时还可以节约资源及对环境保护有着积极的作用。
关键词：粉煤灰-人工砂混凝土,正交试验,力学性能
参考文献
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粉煤灰-人工砂 篇2
随着混凝土技术的迅速发展, 特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严, 能满足其要求的天然砂数量越来越少。鉴于实际情况, 国内以人工砂等替代天然河砂生产混凝土的规模越来越大。本文通过分析粉煤灰、石粉含量对人工砂高性能混凝土在工作性和力学性能上的影响, 确定粉煤灰的最佳掺量和石粉含量的范围;为人工砂的推广应用提供参考。
1 试验原材料
1.1 水泥
宁夏中宁赛马集团水泥厂生产的P.O42.5水泥, 主要物理性能指标见表1。
1.2 粉煤灰
西固热电厂一级灰。
1.3 人工砂
试验所用人工砂的主要物理性能见下表。
1.4 石子
卵碎石, 最大粒径为20mm。
1.5 外加剂
减水剂:由兰州奔马混凝土外加剂公司生产, 减水率22%。
2 试验结果与分析
2.1 不同粉煤灰掺量人工砂混凝土试验结果与分析
2.1.1 粉煤灰掺量试验结果
通过粉煤灰掺量研究不同粉煤灰掺量对人工砂高性能混凝土和易性和抗压强度的影响。我们针对不同粉煤灰掺量对进行表5配合比的试验, 结果见表5。
2.1.2 不同粉煤灰掺量试验分析
由表7可以看出, 在保持水胶比为0.40时, 混凝土拌合物都具有很大的坍落度和较大的扩展度, 随着粉煤灰掺量的增加, 坍落度和扩展度逐渐减少。这主要是因为即便是一级灰, 需水量比较低, 但当掺加比例过大时, 由于细度比水泥细, 比表面积大, 使浆体有些粘稠的原因。同样由表7可知, 在粉煤灰的掺量逐渐增加时, 混凝土的3d、7d、28d强度随粉煤灰掺量的增加而减少;但3d强度均可满足工程要求;粉煤灰掺量在35-40%时28d强度相差不大。如前所述, 在低水胶比的粉煤灰混凝土中早期强度更多的由水灰比决定, 而28d以后的强度更多的开始由水胶比决定。总体来看, 当粉煤灰掺量在胶凝材料35%时和易性和抗压强度较好。
2.2 不同石粉含量人工砂混凝土试验结果与分析
通过改变人工砂中石粉含量研究对人工砂高性能混凝土和易性和抗压强度的影响。人工砂中的石粉通常是指小于0.075mm的颗粒, 石粉主要是磨细的岩石粉末, 与人工砂成分相同, 在混凝土中主要起微集料作用。
2.2.1 不同石粉含量试验结果
2.2.2 不同石粉含量试验分析
⑴人工砂中的石粉对混凝土拌和物的影响
由表8可以看出, 在不掺石粉或石粉含量很低时, 混凝土出现泌水, 随着石粉掺量的不断增大, 和易性得到很大的改善, 当增到14%时, 混凝土拌和物已表现出较粘的特性, 坍落度和扩展度明显减少。这说明石粉的掺量对和易性有一个最佳的范围, 这是因为石粉是一种惰性掺合料, 细度小, 它不但补充混凝土中缺少的细颗粒, 增大粉体总量, 在混凝土单位体积用水量不变的情况下, 增加混凝土的浆量和浆体粘稠性。从而减少了泌水和离析。
⑵人工砂中的石粉对混凝土力学性能的影响
同样由表8可知, 对于掺加的石粉含量不同时, 混凝土的3d和7d强度遵循着同样的发展规律, 即先增大后减小, 存在着一个最佳的范围, 这是因为石粉是惰性材料, 它没有活 (下转118页) (上接106页) 性, 不参与水泥的水化, 石粉中的微细颗粒进入水泥水化产物的晶体中起微集料填充作用, 能够增加混凝土的密实度因而对强度的增加是有利的, 当砂中的石粉含量达到12%时, 混凝土强度开始小幅度下降。
试验结果表明, 综合对和易性和强度的影响, 人工砂中的石粉含量控制在9-12%左右较合适。
3 结论
在本试验范围内得出如下结论:
(1) 粉煤灰掺量在胶凝材料中占35%时, 人工砂高性能混凝土和易性和强度较好。
(2) 石粉是人工砂中的有益组分, 其含量在9-12%时可以明显改善人工砂高性能混凝土和易性, 提高强度。
摘要：随着甘肃经济的快速发展, 基础设施建设的大力投资, 其直接带来原材料的急剧增加, 能满足要求的天然砂数量越来越少, 本文通过试验分析粉煤灰、石粉含量对人工砂高性能混凝土在工作性和力学性能以及对混凝土和易性及强度等级提高上的影响, 确定粉煤灰的最佳掺量和石粉含量的范围;为人工砂适用于配制高品质混凝土以及更好的在市场上的使用推广提供科学依据。
关键词：人工砂,高性能混凝土,粉煤灰,石粉
参考文献
【1】赵顺波, 夏铭, 刘春杰.人工砂粉煤灰混凝土正交试验研究【J】.铁道科学与工程学报, 2006, 02.
【2】黄兆龙.混凝土性质与行为【M】.台湾:詹氏书局, 1996年.
【3】胡泽青.人工砂石粉含量对混凝土性能影响的试验研究【J】.粉煤灰, 2008, 02.
粉煤灰细度对水泥胶砂性能影响 篇3
粉煤灰又称飞灰, 简称FA, 是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出、被收尘器收集的物质, 是工业“三废”之一。粉煤灰呈灰褐色, 通常呈酸性, 比表面积在2500~7000cm2/g, 尺寸从几百微米到几微米, 通常为球形颗粒。我国大多数粉煤灰的主要化学成分为:Si O2, 40%~60%;AL3O2, 15%~40%;Fe2O3, 4%~20%;Ca O, 2%~7%, 此外, 还有未燃尽的炭粒以及少量的Mg、Ti、S、K、Na等氧化物[1]。优质粉煤灰合理地应用于混凝土中, 不但能部分代替水泥, 节省工程造价, 而且, 其特有的性能可以很有效地用于各种使用要求的混凝土中, 以改善和提高混凝土的性能。
细度是划分粉煤灰等级的指标之一, 由于我国年产优质的Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰较少, 多为Ⅲ级灰或等外灰。粉煤灰细度对水泥砂浆性能影响的研究为数不多, 另外鉴于目前粉煤灰质量波动较大[2], 特别是细度这一指标, 为此本文通过选择两个厂家各四种不同细度的粉煤灰作为外掺料进行试验。研究粉煤灰细度对水泥胶砂性能影响规律对于选定配合比和研究混凝土性能有着一定的意义。
2 原材料及仪器设备
2.1 粉煤灰
采用2个厂家 (代号分别为FA1和FA2) 不同细度的Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰各取2个样品, 各项指标见表1。
2.2 水泥
采用工地上正在使用的某厂P.O 42.5普通硅酸盐水泥, 其各项物理特性见表2。
2.3 标准砂
采用符合GB/T17671-1999规定的0.5~1.0mm的中级砂。
2.4 水
采用饮用水。
2.5 主要仪器设备
本试验使用的主要仪器设备见表3。
3 试验方法
3.1 需水量比与粉煤灰细度关系
按照GB/T1596-2005附录B需水量比试验方法, 这8个样品同时到达130~140mm的扩展度, 加水量及需水量比比较, 见表4。
根据上表的试验数据可以画出需水量比与细度的关系图, 见图1。
由图1可以看出粉煤灰的需水量比随细度的增大而增大, 两个厂家的不同质量等级不同细度的粉煤灰需水量比与细度呈线性关系。FA1需水量比与细度之间的线性方程为y=0.6237x+89.156, 相关系数R=0.985;FA2需水量比与细度之间的线性方程为y=0.7035x+88.175, 相关系数R=0.998。这也说明细度较小的粉煤灰具有减少用水量的作用, 即减水效应, 并且细度越小减水效果越好, 这与周茗如等的相关研究不约而同。因为粉煤灰的玻璃体微珠减小了水泥砂浆的内摩阻力, 起到分散、匀化作用, 增加了水泥砂浆的流动性。粉煤灰越细, 颗粒的光圆度越高, 减水效果越明显[3]。
3.2 水泥胶砂强度与粉煤灰细度关系
掺加适量的优质粉煤灰后, 混凝土的多种重要性能得到明显的改善。近年来, 采用优质的粉煤灰配制高性能混凝土的研究越来越多, 也日趋成熟, 粉煤灰对混凝土的作用主要有: (1) 替代部分水泥, 废物利用, 保护环境, 降低建筑能耗和工程成本; (2) 改善新拌混凝土的和易性和可泵性; (3) 延缓水化速度, 减小混凝土因水化热引起的温升, 防止混凝土开裂; (4) 提高混凝土的抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性等[4]。
粉煤灰在配制混凝土时常用掺量比例为20%~50%, 本试验按照GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法用30%的不同细度的粉煤灰替代水泥, 各种材料用量为:水泥315g、粉煤灰135g、标准砂1350g、水225g, 按照GB/T 17671-1999成型、标准养护并进行3d和28d抗折和抗压强度试验, 根据胶砂强度试验结果试探究粉煤灰部分替代水泥后, 粉煤灰细度对水泥砂浆强度的影响规律。
第1组为不掺粉煤灰的水泥胶砂强度数据, 第2~9组为掺加30%的不同细度和质量等级粉煤灰的试验数据, 详见表5。
不同细度的粉煤灰按照30%的掺加量加入水泥砂浆后, 3d强度都有明显降低, 但是细度较小的Ⅰ级粉煤灰降低幅度小于Ⅱ级粉煤灰, 这说明粉煤灰的掺入降低了砂浆的早期强度, 早期砂浆强度均随粉煤灰细度的增加而降低。28d强度都有所增加, Ⅰ级粉煤灰增加的幅度大于Ⅱ级粉煤灰。掺加30%、细度在5%左右的粉煤灰的28d强度比基准水泥砂浆强度提高10%左右。细小的密实球形玻璃体含量愈高, 粉煤灰的活性也愈高, 其需水量也低。不规则的多孔玻璃体含量多, 粉煤灰的标稠需水量增高, 活性下降[5]。
4 结语
⑴粉煤灰的需水量比随细度的增大而增大, 呈线性关系且相关度比较高。本试验结果把不同细度的粉煤灰需水量比可以作为优化配制较大掺量粉煤灰混凝土配合比和混凝土施工时的一个重要指标进行考虑。
⑵粉煤灰掺入水泥砂浆降低了水泥砂浆的早期强度, 但后期强度都有所增长, 细度越小后期强度增长越明显。这也证明了粉煤灰混凝土能有效降低混凝土早期水化反应, 减小大体积混凝土早期开裂的可能。
参考文献
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[4]吴中伟, 廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 2005.
粉煤灰-人工砂 篇4
随着我国经济的快速发展, 越来越多的建筑物在实际建设过程中需要通过调整混凝土的强度来完成施工。粉煤灰胶砂强度是混凝土的主要参照指标, 而影响其强度的因素就是水泥基准的配比使用。因此对不同基准的水泥的运用, 导致的粉煤灰胶砂强度系数不同的情况进行研究, 不仅可以促进建筑行业自身的规范发展, 也可以为我国人民提供更多优质的建筑来改善生活环境, 保证我国经济的可持续发展, 具有重要的研究价值, 本文正是基于此点进行的深入研究。
1 粉煤灰的现状分析
我国是个产煤大国, 以煤炭为发电企业电力生产的基本原材料。由于近些年我国经济建设活动迅速开展, 能源工业向前稳步发展, 我国总体发电企业电力年增长率已经达到了7.5%, 电力生产的能力的提高一方面为我国经济社会的生产生活需求提供了保障, 另一方面也导致了粉煤灰排放量的急剧增加。粉煤灰作为燃烧产物具有较高程度的毒害性, 对国民经济的基础建设及生态环境的保护工作等方面造成了巨大的压力。由于粉煤灰的有效成分可以作为混凝土的掺合料来进行建筑行业的施工建设, 国内外对粉煤灰的再利用研究工作转向了实际的应用研究方面, 特别是着重研究作为生产建设材料来进行实际建设。
2 不同基准水泥对粉煤灰胶砂强度的影响分析
2.1 选用水泥标准
本次研究采取的水泥基准为硅酸盐水泥, 分别来自于安徽瑞星水泥Pll5.25和江南小野田水泥Pll52.5, 其具体的化学分析成分以及基准水泥粒度详细分布表详见表1、表2。
2.2 粉煤灰样品来源
本次研究采取的粉煤灰样品来自内蒙古鄂尔多斯和海拉尔的样品共计2组, 均为原状未加工状态的粉煤灰, 其详细的化学成分构成和粉煤灰粒度分布详见表3、表4。
2.3 方法
将粉煤灰按照不同的配比与基准水泥进行混合搅拌均匀, 按照我国颁布实施的水泥胶砂强度检验办法来进行实验对比, 其操作流程符合实验标准的要求, 所得到的数据能够符合实际的检验标准。
3 结果分析
3.1 粉煤灰胶砂强度分析对比
通过采取严格地试验标准和流程, 将鄂尔多斯和海拉尔原状粉煤灰与不同的水泥基准进行均匀搅拌后的对比所得出的实际数据详见表5。
从上表可以看出, 基准水泥中, 小野田水泥的3d、7d强度是明显优于瑞星水泥基准, 在短时间内双方的数据差距比较大, 差异性显著。但是在28d后二者数据基本持平。
从粉煤灰胶砂强度上看小野田在短时间内的数据结果是明显优于瑞星水泥的, 长期的数据比对显示出惊人的相似, 说明粉煤灰自身的强度不仅仅与粉煤灰的成分具有联系, 同时水泥的基准对其也具有重要的影响作用。在实际的建设过程中, 如果施工需要短时间内强度较高的混凝土进行工程设施的构建, 应当选择与小野田类型相似的基准水泥进行运用, 这样就能保证在短时间内工程的主体质量能够够达到一个较高的水平;如果需要的是长期的充分凝结后的强度, 那么就需要选用瑞星相类似的水泥基准, 这样能够在相当长的一段时期内工程设施主体的结构性, 实际的运用要看具体的工程要求, 本文在其中的数据对比只是从一个方面来进行水泥基准对粉煤灰胶砂强度进行的验证, 在实际中难免会产生偏差, 因此需要不断地进行完善才能对实际的经济建设活动起到良好的指导意义。
3.2 研究所得的结论分析
3.2.1 不同基准水泥对粉煤灰胶砂强度具有直接的影响
通过上述列表可以看出不同基准的水泥对粉煤灰胶砂强度具有直接性的影响, 其龄期越长, 则与之复合使用的粉煤灰胶砂强度也就越高, 反之亦然, 这就说明了基准不同的水泥的使用用途也各不相同, 其所起到的基础作用需要在实际中良好的把握来进行实际工作的开展。比如基准较低的水泥在和粉煤灰充分复合后, 其所具有的良好的韧性就可以帮助工程人员进行日常道路的养护处理, 道路路面的铺设等工程中使用可以在很大程度上保证工程自身的良好实用性。
3.2.2 水泥基准需要标准化制定来引导建设
不同的水泥标准对粉煤灰胶砂强度具有直接性的影响, 这就为实际的使用带来了一定的困难, 如果不能合理的使用标准的水泥来与粉煤灰进行融合, 这样建设的主体工程就无法保障居住使用的安全性, 为使用者带来极大的安全隐患, 因此就需要政府部门重新制定相关标准, 严格监督生产使用, 保证建筑行业自身有序规范发展。
4 结语
综上所述, 通过对不同基准的水泥的使用, 所导致的粉煤灰胶砂强度的差异现象进行分析, 可以更直观的掌握不同基准水泥的数据结果, 这样就能够在实际的建筑工作中更好的发挥水泥的作用, 保证施工过程的快速展开和建筑自身的安全系数, 对我国建筑行业具有重要的促进作用。通过进一步研究所得出的数据, 可以将实际的粉煤灰强度系数作为建筑物自身强度的参照指标来进行竣工验收, 保证所建设的建筑物质量满足实际的需求, 保证使用者的合法权益, 对我国的建筑行业规范化管理具有深远的影响。
参考文献
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粉煤灰-人工砂 篇5
造纸厂按工序排出三股废水:一是制浆蒸煮废液, 即造纸黑液;二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水, 也称中段水;三是抄纸机上的白水, 白水是可以处理后回用的。实际上中段水是黑液提取不完全所剩下的部分, 一般占总量的10%以内, 而黑液中所含的污染物占全部污染排放总量90%以上, 因此, 造纸黑液是造纸厂污染的主要部分。
造纸工业废水是世界公认的主要环境污染源。全世界每年排放的造纸废水超过274亿t, 我国造纸废水污染仅次于冶金、石化而居第三位[2]。黑液是造纸废水中最主要的污染源, 约占整个造纸工业污染的90%, 其含有难降解的木质素及其衍生物, 是一种高碱性的复杂污染体系, 易引起水体污染和生态环境的严重破坏。因此, 如何治理造纸黑液是一项困扰造纸企业的重大难题。长期以来人们一直在积极寻找和探索造纸黑液的治理利用方法, 并开展大量研究工作。目前, 国内外治理、利用造纸黑液的主要方法有:碱回收、水煤浆 (复合) 添加剂、酸析法、生化法、电渗析法、絮凝沉淀氧化法、膜处理技术、水煤浆技术和成膜技术等。
在对造纸黑液进行处理利用的众多方式中, 根据工艺过程特点的不同, 可将这些技术划分为以下几种类型:
治理型技术——包括膜处理、酸析、絮凝沉淀氧化、生物化学及活性炭吸附等方法。这类技术侧重于对黑液的处理。但由于受技术水平限制, 或者在处理过程中又易形成了二次污染, 因此处理量小。
利用型技术——这类技术以从黑液中提取有用成分并以利用为主要目的, 基本没有考虑或很少考虑对剩余废液的治理。因此环境污染问题不能得到根本解决。
治理利用循环型——以回收碱为主要目的, 并将其回用于制浆工艺中, 以实现循环利用, 在回收碱的同时也对黑液进行有效的处理。受资金和技术力量限制, 采用碱回收技术处理黑液难以维持。
资源化综合治理利用型——用水煤浆技术处理造纸黑液是一种资源化利用方式。这种技术能将黑液作为燃料全部燃烧掉, 具有处理量大的优点, 基本上可解决黑液对环境的污染。
造纸黑液用于制备蒸压砖未见报道。
碱法制浆的造纸黑液中含有一定量残碱, 而粉煤灰蒸压砖制备过程中需用碱性激发剂来激发粉煤灰活性, 如果能将造纸黑液用于粉煤灰蒸压砖的制备中, 将为造纸黑液的合理利用寻找一条新途径。
我国粉煤灰年排放量高达2亿t[3]。且每年都在递增, 是工业废渣中产量最大的一种废渣。这些粉煤灰的堆放不仅占用大量耕地, 消耗大量冲灰用水, 而且粉煤灰的二次扬尘对周围的生态环境造成严重的危害。
黄河以泥砂多而闻名于世。据统计黄河中游向下游的年平均输砂量为16亿t左右, 其中有4亿t沉积在下游河床, 致使下游河床平均每年升高10 cm~12 cm[4]。目前, 黄河下游大部分河段出现“二级悬河”, 主河槽过洪能力也大幅度降低, 黄河泥砂的淤积存在着巨大的洪涝溢决隐患, 严重危及黄河两岸人民群众生命财产的安全, 极大地制约了黄河流域经济建设的发展[5]。
本文研究的是用造纸黑液代替水用作蒸压砖制备中的成型水分, 把造纸黑液作为一种资源用于粉煤灰蒸压砖的制备中, 不但可以使造纸黑液得到有效利用, 还可以节约水资源;在原料中添加黄河泥砂代替部分瘠性原料粉煤灰, 可以改善蒸压砖的成型质量。
1 试验
蒸压粉煤灰砖所用原材料主要有硅铝质材料、钙质材料、石膏和集料等, 在高温水化条件下钙质材料与硅质材料中的Si O2和Al2O3反应生成水化硅酸盐等水化产物, 从而使制品具有强度[6]。
1.1 原料
试验主要原料黄河泥砂 (硅质材料) 取自洛阳市境内孟津段, 粉煤灰 (硅铝质材料) 来自洛阳市首阳山电厂, 炉渣 (集料) 来自洛阳市宜阳龙羽电厂, 化学激发剂为石灰 (钙质材料) 和石膏。试验用的石灰有效Ca O为83.1%, 0.08 mm方孔筛筛余2.02%。石膏中Ca SO473.83%, 0.08 mm方孔筛筛余量3.02%。原料化学成分见表1。
细粉煤灰表面积大, 产生的可溶性Si O2、Al2O3多, 相应生成的水化物就多, 这有利于提高砖坯强度, 但也不能太细, 否则生产时排气效果不好。试验采用的粉煤灰, 细度为0.08 mm方孔筛筛余18.17%。
粉煤灰砖因原料颗粒太细, 且粒径相差较小, 级配不好而导致混合料中含气量较高, 在压制过程中常因排气困难而产生水平层裂。黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖原料之一黄河泥砂中粒径大于0.05 mm的颗粒占了1/2以上, 能有效提高坯体成型质量。黄河泥砂颗粒分布见表2。
造纸废液为碱法造纸蒸煮黑液。废液中OH-浓度为0.4165 mol/L。
采用洛阳市宜阳龙羽电厂的炉渣, 粉碎至粒径为2.5 mm。黄河泥砂-粉煤灰混合料中掺入足够的炉渣做集料, 以增加透气性, 使得砖坯在压制时, 避免产生分层裂缝[7]。炉渣粒径分布见表3。
1.2 试验过程
通过正交试验确定适宜工艺参数, 之后选取合适工艺参数制备蒸压砖, 并进行产物鉴定和性能检测。
影响蒸压砖性能的因素主要有:粉煤灰与黄河泥砂的比例、炉渣掺量、石灰掺量、石膏掺量、液固比、成型压力、静停时间、蒸压制度等。
根据前期研究经验, 蒸压砖性能较好时的工艺参数为:粉煤灰与黄河泥砂比例为3:1、炉渣掺量约为23%, 石灰掺量为12%, 石膏为1.0%, m (废液) :m (固体) 为1:8, 成型压力为20 k N、静停时间5 h、升温时间为2.0 h~2.5 h, 恒温压力控制在1.3 MPa (175℃~185℃) ;保温时间7 h~8 h;降温应缓慢进行, 控制在2~3 h内, 把釜内压力降至“零”, 待釜内温度低于100℃后, 方可打开釜门。
实验时根据前期研究经验, 固定液固比、成型压力、静停时间、蒸压制度等工艺参数, 做粉煤灰与黄河泥砂的比例、炉渣掺量、石灰掺量、石膏掺量四因素三水平正交试验, 原料经配料、消化、碾练、成型、静停、蒸压制得蒸压砖。因素水平表见表4。
2 试验结果
2.1 试验结果
正交试验结果见表5。
正交试验结果显示:当m (粉煤灰) :m (泥砂) 为3:1, 炉渣含量为22%, 石灰含量为12%, 石膏含量为1.3%时制得的蒸压砖抗压强度最大。以此工艺参数分别用水和造纸黑液制备蒸压砖并进行性能测试, 结果见表6。
2.2 产物鉴定
造纸黑液做拌和液制得蒸压砖的XRD图谱如图1。
图1显示:黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖中生成了托勃莫来石、水化硅酸钙、水化石榴石等水化产物——与水做拌和液制得的黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的水化产物一致[8], 这些水化产物将未反应粗料粘结在一起组成以粗颗粒为骨架的混凝土式结构, 使得制品具有一定强度。
2.3 黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖的性能
黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖的性能见表6。
可见造纸黑液做拌和液制得的黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖可以达到JC 239-2001《粉煤灰砖》规定的MU25级要求[9]。
3 实验结论
实验结果表面, 利用造纸黑液作为黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的拌和液是可行的。
蒸压砖适宜的工艺参数为:m (粉煤灰) :m (泥砂) 为3:1, 炉渣含量为22%, 石灰含量为12%, 石膏含量为1.3%, m (废液) :m (固体) (E) 为1:8, 成型压力为20 k N, 静停时间为2 h, 升温时间为2.5 h~3 h, 蒸压温度为180℃, 保温时间为7 h~8 h, 降温时间为2 h~3 h。
利用造纸黑液和粉煤灰、黄河泥砂制备的蒸压砖可以达到JC 239-2001《粉煤灰砖》规定的MU25级的质量要求。
参考文献
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[8]张新爱, 田文杰, 袁媛等.黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的研制[J].新型建筑材料, 2009, 36 (5) .
粉煤灰-人工砂 篇6
水灰比高和用水大的普通混凝土, 存在工作性差、易出现离析泌水现象, 以及抗渗性能差, 收缩大、易产生裂缝等问题[1]。这些问题不仅严重影响了衬砌混凝土的表观质量, 同时严重影响了衬砌的使用功能和耐久性, 是一个亟待解决的问题。而如果通过降低用水量, 来提高混凝土的工作性能、抗渗性能等, 又会造成成本的额外增加。粉煤灰高性能混凝土具有变形小、抗渗性能好、耐久性好等特点, 而且在硬化过程中体积稳定、水化热低、温升小, 冷却时温度收缩小, 所以硬化后不易产生宏观及微观裂缝, 抗渗性能优良[2]。
为此, 我们采用II级粉煤灰, 研究了它对C25机制砂混凝土工作性能、抗压强度、抗渗性能的影响。
1 原材料及试验方法
1.1 试验原材料
水泥:湖北华新水泥厂堡垒牌32.5级普通硅酸盐水泥。
粉煤灰:贵阳II级粉煤灰, 其化学成分见表1。
砂:华生机制砂, 由石灰岩破碎而成, 其性能指标见表2。
碎石:最大粒径为20 mm的连续级配碎石。
减水剂:武钢浩源产FDN-9001。
1.2 试验方法
(1) 混凝土拌和物性能试验
按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》 (GB/T50080-2002) 进行测试。混凝土的坍落度试验采用JG3021-94规定的混凝土坍落度仪。
(2) 混凝土抗压强度试验
采用尺寸为150 mm×150 mm×150 mm的立方体试件, 按照《公路工程水泥混凝土试验规程》 (JTJ 053-94) 中的T0517-94试验法, 在意大利Controls公司生产的50-C0066/S01型万能压力试验机 (3000kN) 上进行。
(3) 混凝土NEL氯离子扩散系数法快速试验
采用清华大学基于Nernst-Einstein方程研究开发的用氯离子扩散系数评价混凝土渗透性的试验方法 (NEL法) , 测试氯离子在混凝土中的扩散系数。试验所用仪器为NEL-PD型混凝土渗透性检测系统, 测试装置见图1。
将混凝土试件切割成100 mm×100 mm×50 mm的试件, 与电极接触的两个测试面磨光。将试件进行真空饱盐, 在低电压下测试饱盐混凝土试件的扩散系数。
混凝土中的氯离子扩散系数[3]:
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式中:dcl—混凝土中氯离子扩散系数, m2/s;
R—气体常数, 为8.314 J/mol·k;
T—绝对温度, K;
σ—饱盐混凝土的电导率, S/m;
F—法拉第 (Faraday) 常数, 为96500C/mol;
Ccl—饱盐混凝土中孔溶液中氯离子浓度, 通常可以取饱盐溶液浓度, mol/m3 (4.0×106 mol/m3) ;
f—修正系数, 通常可以取1.0。
利用所测混凝土中的氯离子扩散系数值对混凝土进行渗透性评价。
(4) 混凝土水压力抗渗性能试验
采用顶面直径为175 mm, 底面直径为185 mm, 高度为150 mm的圆台体型试件, 按照《公路工程水泥混凝土试验规程》 (JTJ053-94) 进行。
2 试验设计及结果
2.1 试验设计
混凝土的设计标号为C25, 根据《混凝土配合比设计手册》, 混凝土28 d的抗压强度应达到33.2 MPa。固定水灰比、砂率、用水量、砂子质量、石子质量、以及减水剂的掺量, 分别以10%、20%、30%的比例用粉煤灰等量和超量 (超量系数为1.2) 取代水泥, 以及粉煤灰对二次衬砌混凝土工作性能、抗压强度、水压力抗渗、氯离子扩散系数的影响。
2.2 试验结果及分析
试验结果见表3和图2。
注:减水剂的掺量为胶凝材料质量的0.65%。
2.2.1 对工作性能的影响
采用粉煤灰作掺合料, 不管是等量取代还是超量取代, 均可以提高混凝土的工作性能。而且提高的幅度较大, 使混凝土的坍落度提高的幅度在20%以上。
2.2.2 对抗压强度的影响
在等量取代时, 随着取代比例的增加, 混凝土的抗压强度呈下降的趋势。其中, 在等量取代比例为10%时, 仍能满足设计的要求;当取代比例为20%时, 强度略小于设计要求, 但由于此时的坍落度较大, 因此可以通过适当减小用水量, 来保证抗压强度。因此, 在等量取代时, 可将粉煤灰的掺量确定为10%～15%, 甚至适当放宽到20%。
在超量取代时, 随着取代比例的增加, 7 d的抗压强度呈下降趋势, 但在28 d时, 在取代为10%、20%时, 比空白样的抗压强度要大, 即使取代比例为30%时, 与空白样的也比较接近, 且满足设计要求。因此, 在超量取代时, 即使粉煤灰取代比例为30%时, 也能满足抗压强度的要求。
2.2.3 对水压力抗渗性能的影响
在等量取代时, 随着粉煤灰取代比例的增加, 混凝土水压力抗渗系数呈递增趋势, 即说明在等量取代时, 对混凝土的水压力抗渗不利。
在超量取代时, 其中, 在取代比例为10%, 混凝土的渗透系数小于空白样, 说明粉煤灰的掺入提高了混凝土的水压力抗渗性能;在取代比例为20%时, 渗透系数虽大于空白样的, 但仍处于同一个数量级, 即对水压力抗渗性能影响不大;当粉煤灰的取代比例为30%时, 渗透系数较大, 即混凝土水压力抗渗性能下降较大。因此, 从水压力抗渗性能来看, 在超量取代时, 可将粉煤灰的掺量确定为10%～15%, 适当的放宽到20%。
2.2.4 对氯离子扩散系数的影响
不管是等质量取代水泥还是超量取代水泥, 氯离子扩散系数值均是在10%时为最小值;且在取代比例为30%以内时, 氯离子扩散系数值均小于空白样的;在相同取代比例时, 等质量取代时的氯离子扩散系数值大于超量取代时的。这说明, 粉煤灰对混凝土抗氯离子扩散性能有改善作用, 且超量取代要优于等量取代。其主要原因有[4]: (1) C-S-H凝胶堵塞扩散通道; (2) 总离子浓度Ca2+、Al3+或 (AlOH) 2+及Si4+是基准混凝土的2倍, 离子具有较低的扩散率, 限制共同的Cl-移动, 粉煤灰中的铁相也有助于降低Cl-的扩散速度; (3) 含粉煤灰水泥浆中的通道比基准水泥浆的弯曲。
综合考虑粉煤灰对各项性能的影响, 可以得出, 粉煤灰在取代水泥时, 超量取代优于等量取代;在超量取代时, 可将粉煤灰的掺量确定为10%～15%, 甚至适当放宽到20%。
3 结论
探讨了粉煤灰在等量和超量取代时对C25泵送机制砂性能的影响, 通过对比研究, 可以得出以下结论:
(1) 粉煤灰的掺入较好的提高了混凝土的工作性能;
(2) 在等量取代时, 粉煤灰虽然使抗压强度有所下降, 但在取代比例为10%～15%时, 仍可满足设计要求;在超量取代时, 即使取代比例为30%时, 仍能满足设计要求;
(3) 在等量取代时, 粉煤灰对混凝土的水压力抗渗性能不利;但在超量取代时, 在取代量为10%～15%时, 对混凝土的水压力抗渗有改善作用;
(4) 粉煤灰的掺入, 可以较好的改善混凝土的抗氯离子渗透的能力, 即使在取代为30%时, 还对混凝土抗氯离子渗透性能有提高作用。
摘要：配制C25泵送机制砂混凝土, 容易出现工作性能和抗渗性能差的现象。本文中分别在10%、20%、30%的比例时, 等量和超量取代水泥, 对比研究了粉煤灰作掺合料时, 对C25机制砂混凝土工作性能、抗压强度、抗渗性能的影响。试验结果表明, 粉煤灰在取代水泥时, 超量取代优于等量取代;在超量取代时, 粉煤灰的掺量为10%15%、甚至20%时, 不但可以满足强度要求, 而且还能提高混凝土工作性能和抗渗性能。
关键词：粉煤灰,泵送,机制砂,抗渗性能
参考文献
[1]向学刚.隧道二次衬砌裂缝的成因与防治.铁道标准设计, 2007 (1) :160-162.
[2]崔金平.粉煤灰高性能混凝土在公路隧道二次衬砌中的应用.河北建筑科技学院学报, 2005 (1) :43-45.
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粉煤灰-人工砂 篇7
矿渣粉、粉煤灰是水泥和混凝土中常用的矿物外加剂, 具有一定潜在水化活性。在硅酸盐水泥中掺加矿渣粉和粉煤灰, 硅酸盐水泥水化产生的Ca (OH) 2对矿渣粉、粉煤灰中的玻璃体具有碱性激发作用, 玻璃体中活性SiO2、Al2O3与Ca (OH) 2反应生成具有胶凝性的水化硅酸钙、水化铝酸钙, 水化铝酸钙又与溶于水的CaSO4水化反应生成针状或长柱状的钙矾石, 各种水化产物相互交错, 互相填充, 形成十分致密的水泥石。本试验研究了矿渣粉和粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响, 以及掺加矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂长龄期强度。
二、试验用原材料
1. 硅酸盐水泥
本次试验所用硅酸盐水泥是采用硅酸盐水泥熟料掺加适量的矿渣, 二水石膏用试验室小磨磨制而成, 性能指标见表1。
2. 矿渣粉
江西新余矿渣, 经小磨磨细, 其性能指标见表2。
3. 粉煤灰
台州电厂粉煤灰, 经小磨磨细。其性能指标见表3。
三、矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响
1. 矿渣粉不同掺量对水泥胶砂强度的影响
胶砂强度试验依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》和GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》方法进行, 矿渣粉分别以10%～50%替代水泥量, 试验数据见表4和图1。
试验结果表明:矿渣粉掺量较小时, 早期强度与基准相近, 28d超过基准强度, 矿渣粉掺量为10%和20%时, 3d活性指数分别为106%和93%, 28d活性指数均为113%, 超过基准水泥强度, 随着矿渣粉掺量的提高, 早期强度有所降低, 但后期强度增进较快, 矿渣粉掺量为30%、40%、50%, 3d抗压强度分别下降19%～35%, 但28d抗压强度分别提高10%～2%, 掺矿渣粉的水泥胶砂, 其抗折强度早期基本不降低, 后期超过基准, 抗折强度的提高对混凝土抗裂性十分有利。另外矿渣粉有一定的减水作用。
2. 粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响
胶砂强度试验依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》和GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》方法进行, 粉煤灰分别以10%～30%替代水泥量, 粉煤灰掺量对水泥胶砂性能的影响见表5和图2。
试验结果表明, 粉煤灰的掺入, 使水泥胶砂强度明显下降, 掺量10%～30%时, 3d、7d、28d活性指数分别为下降9%～27%, 8%～22%, 6%～17%, 随着粉煤灰掺量的提高, 水泥胶砂强度降低幅度增大。
四、掺矿渣粉、粉煤灰的胶砂长龄期强度
试验对硅酸盐水泥、掺50%矿渣粉、掺30%粉煤灰的水泥胶砂长龄期强度进行检验, 数据见表6和图3。
从以上数据可以看出, 掺矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂, 后期强度均有所提高, 尤其是掺粉煤灰的水泥胶砂, 后期强度增进明显, 90d以后的强度超过硅酸盐水泥强度。
结语
1.矿渣粉掺量低于20%时, 早期强度与基准相近, 28d超过基准强度, 随着矿渣粉掺量的提高, 早期强度有所降低, 但后期强度增进较快。
2.粉煤灰的掺入, 使水泥胶砂强度明显下降, 随着粉煤灰掺量的提高, 28d之前的水泥胶砂强度降低幅度增大。
3.掺矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂, 后期强度均有所提高, 尤其是掺粉煤灰的水泥胶砂, 后期强度增进明显。掺矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂, 90d以后的强度均超过硅酸盐水泥强度。
摘要：本文通过试验分析矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响, 以及掺加矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂长龄期强度。