粉煤灰混凝土的变形性能研究

密级：学号：本科生毕业论文（设计）粉煤灰混凝土的变形性能研究学 院： 土木工程学院 专 业： 建筑工程技术 班 级： 12 建技（4）班 学生姓名： 吴永志 指导老师： 宋军伟 完成日期： 2014.11.2 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密 。（请在以上相应方框内打“” 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日江西科技学院本科毕业论文 - - II江西科技学院本科毕业论文 - - I摘 要我国的能源以燃煤为主，每年有近亿吨粉煤灰大量排放，不仅占用土地，而且对环境造成很大危害。由于粉煤灰对水中的污染物具有较强的吸附性，用粉煤灰处理废水不仅可以达到以废治废的目的，而且处理费用低廉。本文用粉煤灰作为吸附材料，甲基橙为吸附质，采用粉煤灰对其进行吸附。通过一系列平衡实验，利用分光光度法跟踪吸附过程浓度变化，计算相关条件下的吸附量，确定吸附量与粉煤灰粒径、时间、粉煤灰投加量、温度、pH 值之间的吸附规律，进而评价粉煤灰的吸附特性。关键词：粉煤灰；混凝土；形成；作用；性质 江西科技学院本科毕业论文 - - IIAbstractChinas energy to coal, a large number of nearly 100 million tons of fly ash emissions each year, not only occupy the land, but also causes great damage to the environment. Because the fly ash pollutants in water has strong adsorption, fly ash wastewater treatment not only can achieve the purpose of treating waste by waste, and the processing cost is low. In this paper, using fly ash as the adsorbent material, methyl orange as adsorbate on the adsorption by fly ash. Through a series of equilibrium experiments, using spectrophotometric method to track the adsorption process the change of the concentration, adsorption quantity calculation of relevant conditions, determine the adsorption amount and particle size of the fly ash and fly ash dosage, time of adsorption law between the amount, temperature and pH value, adsorption characteristics and evaluation of fly ash.Key words: fly ash; concrete; form; function; properties江西科技学院本科毕业论文 - - III目录第 1 章 粉煤灰混凝土现状 .11.1 国内外粉煤灰混凝土的发展简况 .11.2 粉煤灰在国外的发展状况 .3第 2 章 粉煤灰混凝土 .42.1 粉煤灰混凝土的定义 .42.1.1 粉煤灰在建材领域中的应用 .42.1.2 粉煤灰在材料领域中的应用 .42.1.3 粉煤灰在环境治理中的应用 .52.14 粉煤灰的性能 .52.2 粉煤灰的组成 .82.2.1 粉煤灰的化学组成 .82.2.2 粉煤灰的矿物组成 .92.2.3 粉煤灰在混凝土中的作用掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性 .92.3 聚羧酸高性能减水剂的结构特点与作用机理 .122.4 聚羧酸高性能减水剂主要的特征 .132.5 聚羧酸高效减水剂应用前景 .142.6 研究的内容及目的 .14第 3 章 粉灰混凝土原材料检测 .163.1 水泥检测 .163.1.1 水泥凝结时间 .163.1.2 水泥细度检测（负压筛法） .163.1.3 水泥标准稠度用水量 .173.1.4 水泥安定性检测 .173.2.砂石试验 .183.2.1 砂的筛分试验 .183.2.2 砂的表观密度试验 .193.2.3 砂的堆积密度 .203.3 粉煤灰检测 .203.3.1 粉煤灰需水量比试验 .213.3.2 粉煤灰烧失量试验 .213.3.3 粉煤灰细度 .22江西科技学院本科毕业论文 - - IV3.4 聚羧酸减水剂检测 .223.5 水检测 .233.6 水泥静浆流动度 .233.6.1 外加剂自身品种与掺量 .243.6.2 搅拌时间（育才高性能减水剂和普通硅酸盐水泥） .253.6.3 搅拌速度 .263.6.4 掺加顺序（同掺法和后掺法） .273.6.6 水泥品种（矿渣水泥和普通水泥） .293.3.7 粉煤灰掺量（育才聚羧酸减水剂和普通硅酸盐水泥） .303.3.8 聚羧酸减水剂的复配 .313.4 水泥胶砂强度检测（ISO 法） .323.5 理论分析 .343.6 灰混凝土的物理性能试验方法 .353.6.1 粉煤灰混凝土水化热 .353.6.2 粉煤灰混凝土碱-集料反应 .353.6.3 粉煤灰混凝土抗冻性 .363.6.4 粉煤灰混凝土抗渗性能 .383.6.5 粉煤灰混凝土泵送性能 .383.6.6 粉煤灰混凝土的施工 .393.7 利用粉煤灰配制高性能混凝土的试验研究 .393.7.1 实验研究 .403.7.2 主要试验仪器和设备 .403.7.3 试验方法 .403.7.4 方案因素 .413.8 技术经济分析 .443.8.1 技术分析 .453.8.2 经济分析 .453.9 改善外加剂对水泥适应性的措施 .45第 4 章 总结 .46参考文献 .47致 谢 .48江西科技学院本科毕业论文 - - 1第 1章 粉煤灰混凝土现状1.1 国内外粉煤灰混凝土的发展简况我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为 7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995 年粉煤灰排放量达 1.25 亿吨，2000 年约为 1.5 亿吨，到 2010 年将达到 2 亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。20 世纪 70 年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。目前，对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。为保证交通的正常开放，随着高速公路和城市立交越来越多的在冬季撒盐除冰化冰雪，进而加剧了对混凝土路面和桥面的冻融破坏，掺粉煤灰混凝土抗盐冻性能 60 年代以来，我国就开始研究粉煤灰的开发利用，但与社会发展的要求以及发达国家相比，差距甚远。主要表现为粉煤灰利用率偏低，地区差异大，用于生产新型建筑材料的粉煤灰占总量的比例不足 5%，大部分为筑路填方的低层次开发。20 世纪 70 年代以后，世界上燃烧煤炭的火力发电这一发展方向得到新的共识，在许多国家中粉煤灰资源迅速增长，备受重视，粉煤灰混凝土技术的进步也加快了步伐。国外开始开发研制高性能粉煤灰混凝土。我国也加强了这一对于混凝土工程学具有划时代意义的工作川。我国粉煤灰的年产量大，但总利用率不高，利用技术水平较低，同时国内粉江西科技学院本科毕业论文 - - 2煤灰的利用开发也很不平衡，经济发达地区如上海、广州、深圳等地粉煤灰有供不应求之势，而湖南省粉煤灰的利用率仅 25%左右。我国粉煤灰年排放量约为 1.5亿吨，其利用率仅达 40%左右未被利用的粉煤灰堆积如山，造成环境的严重污染。按目前的排灰状况和利用水平，冲灰用水量和贮灰场占地将要增加一倍。对我们这个水资源缺乏，耕地人均占有率很低的国家来说，如何做好粉煤灰的利用和处置确实是一个十分重要的问题。1993 年，虽然我国粉煤灰的综合利用率已达到了34.8%，但包头等地区粉煤灰利用率还非常低，粉煤灰的现储存量达数百万吨之多，并以每年 8590 万吨的速度递增，粉煤灰的不断排放，不仅占用了大量土地资源，还需投资兴建储灰场，并不断地对其进行扩容和维护，而且大量储存的粉煤灰严重地污染了周边的环境近年来，粉煤灰及其他工业废料的资源化已成为我国可持续发展战略的重要组成部分。随着火力发电能力的迅速增加，粉煤灰处理、消纳，以及由此派生的污染防治问题业已成为煤炭转化利用过程中不可忽视的环节。通过对粉煤灰的治理和资源化综合利用，各方面都取得了令人瞩目的成就。大量的粉煤灰也己经应用于我国混凝土工程建设中，特别是三峡工程，是世界上在建的最大水电工程，举世瞩目，混凝土总量约 2700 万 m3，为世界之最，其中几乎没有不掺粉煤灰的大坝混凝土，三峡工程三期围堰工程中粉煤灰的掺量在 50%以上。曾被当作垃圾扔掉的粉煤灰，如今在南京市变成了“紧俏商品” ，通过“综合利用”这根“点金棒” ，一年创造出 40 多亿元产值。 “十五”期间，南京市粉煤灰综合利用率年超过 100%，粉煤灰不仅已经广泛用在工程建材方面，其应用领域仍在不断扩展中，2005 年实际利用的粉煤灰达到 340 万吨，超过了全市当年的排放量，连云港核电站、润扬大桥、芜湖大桥以及南京市的地铁、玄武湖隧道、宁沪高速、宁连高速、宁杭高速和绕城路、机场路等一系列国家重点建设工程中都有南京粉煤灰的贡献，为这些基础设施节约投资近亿元。 “十一五”期间，南京市计划实现粉煤灰综合利用 1820 万吨，节约水资源 4.5 亿 m3。所以，粉煤灰在我国的高性能混凝土中同样具有较大的应用潜力，其绿色环保意义也是巨大的。我国粉煤灰 50%排入灰厂堆存，10%直接注入江河湖泊，综合利用率为30%45%，与西方发达国家相比利用率较低。国外粉煤灰主要用于建材工业、建筑工程、筑坝以及造地、造田等农业领域。因此加大对粉煤灰的资源化利用，对我国具有重要、紧迫的环保和经济意义。虽然我国的粉煤灰利用率不断的上升，但是同发达国家相比，我国还存在不少差距:(1)粉煤灰在水泥和混凝土中的利用率还不高。(2)在技术经济效益方面，以粉煤灰混凝土技术推广较好的上海地区为例，目前仅节约水泥 5%15%，且局限于土建工程，而国外一般水平是节约水泥20%，英国是 30%。江西科技学院本科毕业论文 - - 3(3)粉煤灰商品混凝土总产量的比例低于国际一般水平，而且产品标准、规格、生产和经营管理等方面也都处于起步阶段，大量研究开发工作有待重视。 1.2 粉煤灰在国外的发展状况早在 1914 年，美国 Anon 首次发现粉煤灰中的氧化物具有火山灰的特性。此后前苏联、英国、美国、荷兰、日本等发达国家相继开始对粉煤灰的物理、化学特性，实践应用等课题进行了研究和开发。国内外文献介绍粉煤灰混凝土技术时，可以追溯到 20(X)多年前古罗马大型工程中曾采用的火山灰混凝土，其目的是要验证粉煤灰是一种人工火山灰。粉煤灰混凝土技术发展的先驱是美国加州大学伯克利理工学院的 DavisRE，他于 1933 年开始研究粉煤灰在混凝土中的应用，随后与其合作者陆续发表了国际上首批粉煤灰混凝土的研究报告。20 世纪 40 年代，美国垦务局等工程部门，通过不少水坝工程混凝土中掺加粉煤灰的成功试点，终于决定在蒙大拿州的俄马坝大型工程中，大规模应用粉煤灰，共掺用粉煤灰 13 万吨。竣工后的定期观察表明，粉煤灰混凝土至今保持良好的性能。因此，欧美国家有关文献，将俄马坝工程中粉煤灰的应用列为粉煤灰混凝土技术发展史中第一块里程碑。从总体上看，随着粉煤灰应用技术的发展，各国粉煤灰的利用率水平在逐年提高。以美国为例，1980 年