粉煤灰矿物掺合料的研究

发布时间：2018-11-20 21:29

【摘要】：粉煤灰原本是火力发电站燃煤产生的一种工业废弃物,但随着粉煤灰和混凝土的研究不断进步,粉煤灰已经成为混凝土原材中最重要、用量最大的矿物掺合料。粉煤灰由工业废弃物转变为混凝土重要的原材料,是源于其特殊的物理化学特性。粉煤灰之中的核心构成属于活性SiO2以及Al2O3,其作为特殊的火山灰质活性材料,有关的粉煤灰颗粒演变为特殊的球形模式,而实际的粒径参数多数不足45μm,充当有关的掺和料而运用到混凝土之内,一方面存在较为理想的活性表现,而且存在优化综合的和易性,提升整体密实度参数的效果。粉煤灰的早期火山灰活性较低,大量取代水泥后会降低水泥混凝土的早期强度,限制了其作为矿物掺合料在混凝土的大掺量应用。国内外对粉煤灰活性激发方法做出了较深入广泛的研究,提出了各种物理化学及复合激活途径。本文对粉煤灰特性和激活方法、不同掺量粉煤灰混凝土力学性耐久性及微观结构、粉煤灰混凝土的环境和经济效应做出了调查及试验性研究,结论如下:(1)粉煤灰因其特有的物理性能,它的掺入能明显改善混凝土拌合物的工作性能。粉煤灰掺量大小对混凝土经时损失有较明显作用,不掺粉煤灰的混凝土坍损最大,粉煤灰掺量增加,坍损减小。粉煤灰的掺量对混凝土凝结时间也有明显的延缓作用,凝结时间随粉煤灰掺量的增加而延长;(2)粉煤灰早期水化活性低,粉煤灰等量取代水泥后,能显著降低了水泥水化热,尤其是早期水化热;(3)粉煤灰掺入会不同程度的降低混凝土早期强度,但后期强度不会降低甚至略有上升。实验表明,掺量20%~60%粉煤灰的混凝土7d抗压强度对比基准参数都相对更低,而实际的掺量超出40%的情况下,28d的实际强度参数在基准参数之下,但是60d强度基本接近甚至高于基准混凝土,并且后期强度亦有较大的增加空间;(4)粉煤灰的掺入会降低混凝土的抗碳化性能。实验显示,加入有关粉煤灰的混凝土在具体的抗碳化方面相对较差,实际的抗碳化指标会伴随掺量的增加而下降,掺量小于30%时下降趋势较缓慢,超过50%时,下降趋势明显,粉煤灰掺量在20%~60%之间,混凝土抗碳化能力能够保证钢筋不被锈蚀;(5)掺入粉煤灰能够降低混凝土孔隙率,掺入20%~60%的粉煤灰可以明显提升混凝土抗渗能力,并且混凝土抗渗性随粉煤灰掺量增加而增强;(6)混凝土的抗冻性研究中,了解了冰冻对混凝土破坏的两大假说,通过试验表明,粉煤灰混凝土的相对动弹模量随着冻融循环次数增加而降低,大掺量粉煤灰混凝土在冻融循环过程中,出现成型面1mm左右的剥落,质量损失随冻融循环次数增加而增加,冻融循环100次,掺入20%~60%粉煤灰的混凝土抗冻性符合要求;(7)粉煤灰的掺入对混凝土抗硫酸盐侵蚀具有积极作用。随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗蚀系数呈上升趋势,即大掺量粉煤灰能较大的改善混凝土抗硫酸盐侵蚀能力。(8)利用扫描电镜,从亚微观角度研究粉煤灰对混凝土硬化物结构的影响。从粉煤灰混凝土的不同龄期和不同粉煤灰掺量的SEM图可以看出,粉煤灰的掺入能有效改善混凝土的微观结构,减少孔隙率,随着粉煤灰掺量增加,混凝土中的碱含量会逐渐降低。(9)粉煤灰矿物掺合料的运用,不仅有节能减排(减少CO2排放)作用,还能降低混凝土生产成本,为企业创造较大的经济效益。通过粉煤灰特性研究及大掺量粉煤灰混凝土试验,可以得出掺入40%~60%的粉煤灰的混凝土的各项性能能够达到标准要求,粉煤灰的在混凝土中大掺量能够得到应用。
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【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528

【参考文献】