C30粉煤灰混凝土毕业论文.doc

c30粉煤灰混凝土性能研究研究论文 0 绪论 粉煤灰混凝土发展历程粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下。有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中的进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。 除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。因此，形貌效应、填充效应和火山灰效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。1。1940年美国首先在水坝等水工构筑中使用掺粉煤灰的混凝土由于其性能优越，所以很快就被广泛使用。随着火力发电业的发展，粉煤灰的排放量日益增多，各国都很重视粉煤灰的应用和研究并先后制定粉煤灰标准。20世纪50年代初期，我国就对粉煤灰掺入水泥作了系统的研究后来在干硬性混凝土中参入了占水泥重量20%左右的粉煤灰，并在大坝混凝土工程中应用，收到了较好的技术和经济效果。1960年以后粉煤灰已开始在水工以外的混凝土工程中使用，并成为混凝土的主要掺合料。我国曾于1990年制定了用于水泥和混凝土中的粉煤灰（gb 1596-91）标准。21 粉煤灰混凝土1.1粉煤灰混凝土的定义粉煤灰混凝土是指参加一定量粉煤灰用以改善混凝土性能的水泥混凝土。31.2.粉煤灰混凝土国内外研究现状（1）粉煤灰的研究现状当前， 世界各国许多国家都已从历史发展进程中认识到必须重视“工业废渣”资源的开发利用，它可以起到有效缓冲自然资源、能源及带来颇大的环境效益。1974 年美国首先在内政部编辑的矿物年报中，将粉煤灰作为一种矿物资源，并列为国家最丰富的第七位固体矿物15。20 世纪 70 年代中期世界性能源危机后，许多国家发电厂的燃料结构发生了变化，都加快转向以煤炭为主要燃料的进程。根据联合国教科文组织的预测：燃煤发电仍将在 21 世纪中占重要地位，而且在 21 世纪中燃煤发电的绝对量可能还会增加。因此，加强粉煤灰利用将是世界各国面临的共同课题。 3.1 粉煤灰在建材领域中的应用 粉煤灰具有和粘土相类似的化学成分 ,它可以代替粘土生产水泥粉煤灰的物理化学活性使得粉煤灰可以作为一种优良的水泥和混凝土的掺和料。已经研制出来了硅酸盐水泥、硅酸三钙水泥、硫酸铝酸钙水泥等，并且粉煤灰的掺和量可以达到 70%左右。宗润宽、王慧和苏艳霞等人对粉煤灰在国内外大型工程中的应用已做概述。石磊等在粉煤灰被应用于建筑工程和修筑水库大坝等道路工程方面做了叙述。据报道，国外被利用的粉煤灰中有 20%以上被用作建筑材料，如水泥、混凝土、高速公路路基、砂浆掺合料及其它墙体制品。用粉煤灰代替部分黏土烧制出来的砖具有强度相同但是重量轻、导热系数小、易于干燥等特点，可以降低能耗，节约能源的效果，另外因其具有轻质、绝热、耐火等优良特性粉煤灰还可以应用于制作屋顶保温材料、隔断墙等，可以大大减轻墙重，增加适用面积。虽然粉煤灰用作建筑材料所产生的附加值较低，但由于建材方面的应用通常吃灰量较大，所以粉煤灰用作建筑材料仍是粉煤灰应用的一个很重要的方面。 3.2 粉煤灰在材料领域中的应用 粉煤灰可以用做填充材料、复合材料、功能材料应用于材料领域，还可以作为化学催化剂应用于工业生产当中。 李宝智根据粉煤灰的物理化学性质及其颗粒的表面活性,经磁选、超细和表面改性后,可以作为橡胶制品的功能材料,基本可以替代半补强碳黑,但是要根据不同的胶料和制品的技术性能等要求对其表面改性。 采用搅动铸造法制得的粉煤灰铝合金， 与原料相比具有相似或更高的强度和弹性模量，其耐磨性得到很大提高，是一种可以广泛用于滑轮、油盘、复印机及电子管封口等方面的高价值材料；粉煤灰还可用作塑料填料，它的引入可以大大改善塑料的性能，研究发现， 用粉煤灰填充的非饱和聚酯树脂与用碳酸钙填充的聚酯树脂相比具有相似的张应力和弯应力，且前者具有高于后者的弯曲模数。粉煤灰在复合材料制备方面有着较大的应用空间。 粉煤灰作为化学反应催化剂的研究已经有了一定的进展。古绪鹏等人以粉煤灰、活性剂、硫酸为原料经活化、陈化、浸泡、焙烧等制得了固体酸催化剂 ,并应用于草酸二乙酯的合成 ,取得了良好的催化效果。 3.3 粉煤灰在环境治理中的应用 粉煤灰中含有多空玻璃体、多空炭粒，具有比表面积大、孔隙多、吸附性能好等特点 ,可用于处理各种工业污水。粉煤灰的多孔性和较大的比表面积使得粉煤灰具有较好的物理吸附特性；粉煤灰中大量 si-o-si 键、 al-o-al 键与极性分子产生偶极-偶极键吸附使得粉煤灰具有较高的化学吸附特性。 较高的吸附性使得粉煤灰能够吸附废水中的有机和无机的污染物，直到达到吸附平衡为止将粉煤灰经流化床处理后用于去除废水中的 hg2+。粉煤灰中的 al3+、fe3+具有较高的絮凝沉淀作用。周珊等人用粉煤灰处理冶金含油废水 ,灰水质量比为 110 时 ,除油效果最好 ,油去除率可以达到95. 43 %。粉煤灰对含有有机活性染料废水的色度脱除也有很好效果。张竹青将粉煤灰用于印染废水的治理，取得了较好的处理效果。 4. 粉煤灰综合利用发展前景 粉煤灰的综合利用应以大批量用灰为重点 ,把提高经济效益及社会效益的有机结合作为主攻方向 ,大力推广成熟的技术 ,逐步完善比较成熟的技术 ,积极采用国际先进技术和装备 ,不断提高利用的技术水平。国家重点推广的项目主要有粉煤灰黏土烧结砖、粉煤灰做建筑材料、粉煤灰生产水泥、粉煤灰改良土壤等，随着社会经济的发展,人们环保观念的加强,政策法规的建立完善,技术水平的突破和提高,中国可持续发展战略的实施,固体废物资源化进程的进一步深入,粉煤灰资源的综合利用会更加速发展，尤其是在绿色建材、聚合物复合材料等方面。另外，粉煤灰的高价值利用，粉煤灰提取 al2o3等也越来越得到广泛的应用，在为人们创造经济效益的同时也改善了环境，创造了社会效益，真正意义上做到了“化害为利，变废为宝”。 总而言之 ,粉煤灰的综合利用不仅有利于消除污染 ,改善环境 ,而且能够创造可观的经济效益 , 因此展开对粉煤灰综合利用的研究已经成为一项刻不容缓的战略任务。 1.3聚羧酸高性能减水剂的结构特点与作用机理聚羧酸系减水剂的主要材料为含磺酸、羧酸、聚氧化烯等基团的烯基单体，还包括一些含甲氧基、酯基、羟基，甲基等弱极性的烯基单体，许多单体材料并不是可以直接利用的化工原料。聚羧酸系减水剂的化学分子结构丰富多变，如单体种类、官能团位置、分子量、分子量分布等因素变化，都可能引起结构和性能有很大的不同，聚羧酸系减水剂在合成方法上，与传统磺酸类减水剂相比存在较大差别。5聚羧酸系减水剂的合成一般要先合成或选择一些带不同基团的单体材料，再按照分子设计原则通过加成反应将可聚合结构单元合成预定结构与性能的减水剂。聚羧酸系减水剂为梳形侧链型分子结构，带有磺酸基、羧基、聚氧化乙烯基、氨基、羟基、酯基等极性基团。分析认为，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构模型，应该包括如下三个层次：1.中心线性主链层：以非极性基相互连接为主，可以包括脂肪烃、芳烃和部分弱极性基团，影响着平均分子量与分子量分布。2.长侧链溶剂化扩散层：聚氧化乙烯基长侧链ped。本身由许多疏水基、亚甲基和亲水基醚键构成，属于非离子型强极性基团，水溶性随聚合度增加而增强，它的一端通过醚基、氨基或酯基与疏水的主链连接，另一端可以是羟基、酯基或醚基连接的弱非极性基，能够伸展在水溶液中构成溶剂化层，可以增强减水剂的分散作用。3.短侧链绒化紧密层：连接在主链上，可以是带有极性离子型和非离子型的亲水基，也可以是低碳脂肪链的疏水基短侧链。亲水基包括弱极性的-oh、-sh、-cor、-conh2、-cn、-nh2和强极性的-coo-、-so3-以及低聚合度的peo链等，基团极性越强、密度越高，则在极性的水泥颗粒表面锚固作用越强，有助于阻止水分子通过紧密的绒化层，具有明显的缓凝作用。非极性的脂肪短链有一定的疏水作用。对水溶性的影响较弱，也可以为中心链部分，具有增加空间位阻、降低水分子渗透，同时调节表面活性等作用。6聚羧酸系高效减水剂的作用机理:（1）聚羧酸类聚合物对水泥有较为显著的缓凝作用，主要由于羧基充当缓凝成分，r-coo与ca2+离子作用形成络合物，降低溶液中ca2+离子浓度，延缓ca(oh)2形成结晶，减少c-h-s凝胶形成，延缓水泥水化。（2）羧基(-cooh)，羟基(-oh)，聚氧烷基(-o-r)n等与水亲和力强的极性集团主要通过吸附、分散、湿润、润滑等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散和流动性能，并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力，降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。同时聚羧酸类物质吸附在水泥颗粒表面，羧酸根离子使水泥颗粒带负电荷，使水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散，导致抑制水泥浆体的凝聚倾向，增大水泥颗粒与水的接触面积，使水泥充分水化。在扩散水泥颗粒的过程中，放出凝聚体锁包围的游离水，改善了和易性，减少了拌水量。（3）聚羧酸分子链的空间阻碍作用(即立体排斥)。聚羧酸类物质份子吸附在水泥颗粒表面呈“梳型”，在凝胶材料的表面形成吸附层，聚合物分子吸附层相互接近交叉时，聚合物分子链之间产生物理的空间阻碍作用，防止水泥颗粒的凝聚，这是羧酸类减水剂具有比其他体系更强的分散能力的一个重要原因。71.4聚羧酸高性能减水剂主要的特征：1、掺量低、减水率高：减水率可高达45%，可用于配制高强以及高性能混凝土。2、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15%，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。3、混凝土工作性好：聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌。4、与不同品种水泥和掺合料相容性好：与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性问题。5、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。6、碱含量极低：碱含量0.2%。7、产品稳定性好：低温时无沉淀析出。7、产品绿色环保：产品无毒无害，是绿色环保产品，有利于可持续发展。8、经济效益好：工程综合造价低于使用其它类型产品。81.5聚羧酸高效减水剂应用前景到目前为此，除了价格偏高外，几乎找不出聚羧酸不如萘系的地方。许多文章都认为，聚羧酸减水剂是生产（绿色）高性能混凝土的优选材料。因此，这种新型减水剂必将在我国不断推广应用。由于我国煤化工资源丰富，石油化工资源相对匮乏，因此，在短时期内由聚羧酸减水剂全面替代萘系减水剂是不可能的。但是，如果通过努力，以下几个条件迅速成熟的话，在若干年后新一代减水剂逐步取代萘系成为主导产品是可能的。1. 环保政策进一步严格日本推广聚羧酸而限制在本土生产萘系的关键因素是环保严格。我国目前在生产萘、蒽等减水剂时环保问题不容乐观，如政策严厉，生产厂的成本必将提高，对目前利润已经很低的生产商来说是一个重大打击，反过来，就成为推广聚羧酸减水剂的动力。2 混凝土技术质量意识提高 减水剂在混凝土总成本只占2-4%，而对混凝土的性能和质量影响度至关重要。3 应用水平和技能提高 充分发挥聚羧酸减水剂的性能优势，可以通过减少水泥用量等途径弥补减水剂的价差。4 科研深化现在世界上还有不少专家正在研究更新更好更便宜的减水剂，我国科技人员在这方面还有很大差距或者说有很大研究空间。通过他们的努力，聚羧酸减水剂的性能水平将更高，成本将进一步降低，甚至会出现革命性的进展。5 产研结合的骨干企业参与 聚羧酸减水剂有品种多、性能复杂、合成技术含量高，因此不能靠买一个配方，搞一点小改小革就能打天下。现有的外加剂骨干企业应该注意与科研单位紧密合作，或者建立自主研发队伍，争取在近年内掌握几种聚羧酸减水剂的合成和调配技术，只有这样我国的新一代减水剂才能有突破性的发展。6 原材料价格回归正常聚羧酸减水剂合成主要原料几乎都来自石油化工产品。其中有60%以上是以环氧乙烷（eo）为基材的聚合物。因此，eo价格对减水剂成本至关重要。71.6研究的内容及目的混凝土外加剂与水泥适应性的定义：依据混凝土外加剂应用技术规范，将通过检验符合标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，用该水泥所配制的混凝土或砂浆如能产生应有的效果，就认为该水泥与这外加剂相适应；反之，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这外加剂的适应性不良。10本课题主要是通过大量的聚羧酸系高效减水剂与水泥之间的试验，来确定它们是否相适应，然后再通过查找资料来加深对水泥与聚羧酸系减水剂适应性的认识，找出影响适应性的因素。最后对聚羧酸高效减水剂与其它减水剂进行复掺，看其表现。研究过程中需解决的问题：1聚羧酸减水剂的减水效果2聚羧酸减水剂的最佳掺量3影响聚羧酸减水剂与水泥相适应的因素4复掺时聚羧酸减水剂的表现目前从技术发展的角度上讲，已经进入高性能减水剂的阶段。这是在原有高效减水剂的基础上，解决其存在的坍落度损失、离析泌水及水泥的适应性等问题，使高流动性与高保塑性达到协调和统一。应用性能优良的高效减水剂，满足高性能混凝土的各种性能要求，是混凝土工艺上的一次革新，也是社会进步的表现。随着我国加入世界贸易组织，将会有更多的国外外加剂产品进入中国市场，国内外产品的竞争会更加激烈。只有抓住机遇，不断进行新产品的研制和开发，紧跟国际上外加剂发展的步伐，才能在未来的竞争中立于不败之地。11 本课题旨在通过不同聚羧酸减水剂和不同水泥间的试验，来了解影响其适应性的因素，为使用聚羧酸减水剂的朋友提供经验，也可为研究聚羧酸外加剂的专家提供参考数据。2 原材料检测主要原材料： p42.5水泥 ,p32.5矿粉水泥 ,铁园减水剂 ,育才减水剂 ,萘系（fdn）减水剂 ,木钙减水剂 2.1 水泥检测2.1.1水泥凝结时间 凝结时间。以标准稠度用水量试验制成的水泥净浆装在测定凝结时间用的圆模中，在标准稠度仪上、以标准试针测试之，从加水时起，至试针沉人净浆中距底板23mm 时所需的时间称为初凝时间；从加水时起，至试针沉人净浆不超过1.00.5mm时所需时间称为终凝时间。试验方法 （1）将圆模放在玻璃板上，在内侧稍稍涂上一层机油或白矾士林。调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针应对准标准尺零点。 （2）试件的制备。取水泥500g,以标准稠度用水量按前述方法制成标准稠度净浆，立即一次装人圆模，振动数次后刮平，然后放人湿气养护箱内。拌制净浆开始加水时的时间作为凝结时间的起始时间） (3)试件在湿气养护箱养护至加水后30min时，将圆模取出，进行第一次测定。测定时，将圆模放到试针下,使试针与净浆面接触,拧紧螺丝12s后突然放松,试针垂直自由沉人净浆、观察试针停止下沉时指针读数。 最初测定时，应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降，以防试针撞弯，但结果以自由下沉为准；在整个测试过程中，试针贯入的位置至少要距圆模内壁10mm。 临近初凝时，每隔5min测定一次；临近终凝时，每隔15min测定一次。每次测定不得让试针落人原针孔内海次测定完毕应将试针擦净并将圆模放回湿气养护箱内，测定全过程中要防止圆模受振。 当试针沉入净浆至距底板23mm时，即为水泥达到初凝状态；当下沉不超过0.5mm时，水泥达到终凝状态。由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时(h)和分(min)来表示。 到达初凝或终凝状态应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。2.1.2水泥细度检测（负压筛法）水泥细度就是水泥的分散度，是水泥厂用来作日常检查和控制水泥质量的重要参数。水泥细度对水泥强度有较大的影响，同时对水泥体积安定性，干缩都有影响，并会影响水泥的产量和能耗。试验方法1.筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至40006000pa范围内。 2.放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。筛毕，用天平 称量筛余物。 3.当工作负压小于4000pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。水泥试样筛余分数按下式计算： frs/ w 100 (2-1)式中：f水泥试样的筛余百分数，； rs水泥筛余物的质量，g; w水泥试样的质量，g； 结果计算至0.1。 经检测，该水泥的筛余百分数为5%，,符合使用条件。.2.1.3水泥标准稠度用水量 试验方法1.标准稠度用水量，采用调整水量法。2测定前经检查，测定仪的金属棒能自由滑动;试锥降至锥模顶面位置时指针应对准标尺零点，搅拌机应运转正常。3水泥净浆的拌制。搅拌锅和搅拌叶片应先用湿棉布擦过，然后将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。拌和时，先将搅拌锅放到机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s，停伴15s，接着快速搅拌、120s后停机。采用调整水量方法时、拌和用水量是先按经验确定一个水量，然后逐次改变用水量，直至达到标准稠度为止；采用不变水量方法时，拌和用水量为142.5ml（准确至0.5ml）。4装模测试。拌和结束后，立即将拌好的净浆装人锥模内，用小刀插捣，振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放到试锥下面固定位置上，将试锥降至净浆表面，拧紧螺丝，然后突然放松，试锥自由沉人净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉深度。整个操作在搅拌后1.5min内完成。经检测，该水泥的标准稠度用水量为 2.1.4水泥安定性检测检验水泥浆在硬化时体积变化中的均匀性，以决定水泥的品质。水泥安定性试验有两种测定方法，即雷氏法和试饼法，有争议时以雷氏法为准。雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值；试饼法通过观察水泥净浆试饼煮后的外形变化来检验水泥的游离氧化钙造成的体积安定性不良。1.以标准稠度的用水量，按前述方法制成标准稠度净浆。2.取出一部分标准稠度的净浆分成两等份（每份约75g），使之呈球形，放在稍涂一层油的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹动，做成直径7080mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，然后将试饼放人湿气养护箱内养护(24士2)h。3.脱去玻璃板，取下试饼，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲需检查原因，确不是因外因引起时，该试饼为不合格，不必煮沸），在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中蓖板上，然后在（30士5）min内加热至沸腾，并恒沸3h士5min。4.沸煮结束，即放掉箱中热水，打开箱盖府箱体冷却至室温；取出试件进行判别。目测未发现裂缝，用直尺检查也未弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格，当两个试饼判别结果有矛盾时，该试饼安定性为不合格经检验，该水泥的安定性合格。经试验 这两种水泥的各项指标如图所示水泥种类凝结时间细度标准稠度用水量安定性普通水泥良好矿粉水泥良好表2-1 水泥检测2.2.砂石试验2.2.1砂的筛分试验1.试验仪器： 试验圆孔筛 、天平、摇筛机、浅盘和软硬毛刷、烘箱。2.试样的制备：先将粒径大于10mm的颗粒筛除，并算出筛余百分率。如果试样的含泥量超过5%，应先用水洗烘干至恒重再进行筛分。取每份不少于550g的试样两份，分别倒入两个浅盘中，置于烘箱至恒重冷却至室温后备用。3.试验步骤：(1)称量烘干了的砂500g，倒入按筛孔大小顺序9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm、0.15mm排列的套筛的最上一个筛内。加盖后，将其装入摇筛机内固紧。(2)摇筛10分钟后取出套筛，按筛孔大小尺寸，在清洁的浅盘上逐个手筛，直至每分钟筛出量不超过试样总量的0.1%时为止，通过的颗粒并入下一筛中，按此顺序进行，直到每个筛筛完为止。(3)称量各筛筛余量，精确至1g，最后各筛的筛余试样的质量和浅盘中剩余试样的质量的和与筛前试样的质量相比，其差值不超出总质量的1%。试验结果见表2-2。(4)细度模数mx的计算： mx= (a2+a3+a4+a5+a65a1)/ (100a1) （2-3）式中： a1、a2 、a3 、a4 、a5 、a6依次为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm、0.15mm筛上的累计筛余百分率。(5) 试验结果结合砂的颗粒级配进而得出结论：该砂细度模数为2.2，属细砂。2.2.2砂的表观密度试验1.试验仪器：天平、容量瓶、浅盘、烘箱、烧杯、干燥器、铝制料勺等。2. 试样的制备：将缩分至650克的试样在1055烘干箱中烘干至恒重，并在干燥容器中冷却至室温备用。3. 试验步骤：(1）称取烘干的砂子试样300克（m0）,装入盛有半瓶冷开水的容量瓶中，摇转容量瓶使其在水中充分搅拌以排除气泡。(2）塞紧瓶塞，静置24小时后打开瓶塞，再用滴管添水，使水面于瓶颈刻度线齐平，塞紧瓶塞，擦干瓶外的水分，称其质量m1(g),精确至1 g。(3）倒出瓶中的水和试样，洗净瓶内外，再注入冷开水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其质量m2(g)，精确至1 g。（4） 试验结果该砂的表观密度按下式计算： = m0 /(m0+m2m1) a11000kg/m3 （2-4）该试验的结果见表2-2。试验号砂的质量m0 (g)瓶，水的质量m2 (g)砂，瓶，水的质量m1 (g)砂的表观密度（kg/m3）13006097932580表2-2砂的表观密度试验2.2.3砂的堆积密度1.试验仪器： 案秤、容量筒、烘箱、漏斗、料勺、浅盘、直尺。 2.试验步骤：（1）称取试样1.5升,并且称量容量筒质量m1(kg) ,精确至1g。用料勺或漏斗将试样徐徐装入容量筒内，出料口距容量筒口不应超过5cm，直至试样装满超出筒口成锥形为止。（2）用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反的方向刮平，称其质量m2(kg)，精确至1g。（3）试验结果见表2-3该砂的表观密度按下式计算： 0=（m2m1）/v （2-2） 试验号筒的质量m1(kg)砂，筒的质量m2(kg)筒的体积v（m3）砂的堆积密度0（kg/ m3）1582203510051445.7表2-3砂的堆积密度试验2.3 粉煤灰检测粉煤灰烧失量（%）试验取样方法及数量 以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批，不足200t亦按一批论，粉煤灰的数量按干灰（含水率小于1%）的重量计算。 散装灰取样从不同部位取15份试样，每份试样13kg，混合均匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。 袋装灰取样从每批中抽10袋，并从每袋中各取试样不少于1kg，混合均匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。试验方法：按四分法取样， 准确称取1g试样，置于已灼烧恒重的瓷坩埚中，将盖斜置与坩埚上，防在高温炉内从低温开始逐渐升高温度，在9501000以灼烧1520min，取出坩埚，置于干燥器中冷至室温。称量，如此反复灼烧，直至恒重。计算：烧失量（%）s=(g1-g2)/g1*100 g1烧前质量，g2烧后质量。粉煤灰必试项目试验结果评定标准 评定依据用于水泥和混凝土中的粉煤灰（gb1596-91），其品质指标应符合下表规定：烧失量（%）不大于级5% 级8 % 级15%2.3.1粉煤灰需水量比试验：需水量比试验方法： 按gb/t2419测定试验胶砂和对比胶砂的流动度，以二者流动度达到130mm140mm时的加水量之比确定粉煤灰的需水量比。1 材料 水泥：gsb141510强度检验用水泥标准样品。 标准砂：符合gb/t176711999规定的0.5mm1.0mm的中级砂。 水：洁净的饮用水。2 仪器设备 天平：量程不小于1000g，最小分度值不大于1g。 搅拌机：符合gb/t176711999规定的行星式水泥胶砂搅拌机。 流动度跳桌：符合gb/t2419规定。3 试验步骤（1）胶砂配比按表2.-4。胶砂种类水泥/g粉煤灰/g标准砂/g加水量/ml对比胶砂250750125试验胶砂17575750按流动度达到130mm140mm调整表2-4（2）试验胶砂按gb/t17671规定进行搅拌。（3）搅拌后的试验胶砂按gb/t2419测定流动度，当流动度在130mm140mm范围内，记录此时的加水量；当流动度小于130mm或大于140mm时，重新调整加水量，直至流动度达到130mm140mm为止。4 结果计算需水量比按式（2-1）计算：x=（） （2-1）式中：x需水量比，%；计算至1%。l1试验胶砂流动度达到130mm140mm时的加水量，ml；g对比胶砂的加水量，ml。2.3.2粉煤灰烧失量试验：测定粉煤灰的含碳量，粉煤灰中的含炭量过多会影响其活性、对混合料强度有明显影响。1 仪器设备 天平：不应低于四级，精度至0.0001g。 铂、银或瓷坩埚：带盖，容量1530ml。 马弗炉：隔焰加热炉，在炉膛外围进行电阻加热。应使用温度控制器，准确控制炉温，并定期进行校验。 2 试验步骤 （1）先称取空瓷坩埚的质量m0，然后称取粉煤灰试样约1g（m1）,精确至0.0001g，然后将粉煤灰置于已灼烧恒量的瓷坩埚内，将盖斜置于坩埚上。（2）将瓷坩埚放在马弗炉内，然后从低温开始逐渐升高温度，在800950下灼烧1520min。 （3）将瓷坩埚取出置于干燥器中冷却至室温，称量。反复灼烧，直至恒量（m2）。恒重说明：经第一次灼烧、冷却、称量后，通过连续对每次15min的灼烧，然后用冷却、称量的方法来检查恒定质量，当连续两次称量之差小于0.0005g时，即达到恒重。3 结果整理粉煤灰烧失量的质量百分数xloi按下式计算，准确至0.1%.s=m1-(m2-m0)m1式中： （2-2）s粉煤灰烧失量的质量百分数，%；m0空瓷坩埚的质量，g；m1粉煤灰试样的质量，g；m2灼烧后粉煤灰试样和瓷坩埚的合重，g。 粉煤灰检验结果如表2.5所示：细度(0.045mm方孔筛余)/%需水量比烧失量92%6% 表2.52.3.3粉煤灰细度：gb/t15962005用于水泥和混凝土中的粉煤灰于2005年08月01日实施。标准中规定拌制混凝土和砂浆用粉煤灰要求细度(45m方孔筛)级不大于12.0%,级不大于25.0%,级不大于45.0%。细度检验方法采用负压筛析法。参照gb/t1345-2005水泥细度检验方法。 2.4聚羧酸减水剂检测净浆流动度及其损失按照gb/t 80772000“混凝土外加剂匀质性试验方法”进行净浆流动度测试。测试水泥净浆在玻璃板上流动30s 时的直径，作为初始净浆流动度。等到浆体停止流动时，再测一次最终扩展直径（简称最大流动度），作为初始净浆最大流动度。分别于 1h、2h 之后测得净浆流动30s 的流动度和净浆最大流动度。砂浆减水率按照gb/t 80772000“混凝土外加剂匀质性试验方法”进行砂浆减水率测试。经检测，所用聚羧酸减水剂均符合有关标准。122.5水检测采用试验室用水，符合有关标准。3 试验方案及数据记录实验的理论基础：减水剂的工作机理1降低水泥颗粒固液界面能;2静电斥力作用;3空间位阻斥力作用;4水化膜润滑作用;5引气、隔离“滚珠”作用。13实验方案设计本实验通过对水泥静浆流动度以及对水泥砂浆强度的测定，来研究各种因素对聚羧酸系高性能减水剂的影响. 3.1水泥静浆流动度 实验目的：水泥净浆流动度是反映混凝土外加剂减水性、保坍性、粘聚性以及是否泌水等综合性能的简易测试方法。 实验材料：水泥、水、外加剂等。 仪器和设备：1、静浆搅拌机2、试模3、玻璃板4、钢尺5、小刀6、圆柱捣棒7、电子秤8、量筒。 实验方法：水泥净浆流动性试验 根据混凝土外加剂匀质性试验方法（gb 8077-2000 ）规定，在w/c 为0.29 时，测定两类减水剂推荐掺量范围内的水泥净浆流动度和0.5、1.0 h 的流动度保持情况，作为表征其性能的参数并各选出掺量进行混凝土试验。本实验取水泥600g、水174g以及外加剂等。若外加剂是水剂，则所掺水量是174g水减去外加剂含水量。实验采用四种外加剂：两种聚羧酸系高性能减水剂（河北育才gk-3000、河北铁园ty-6a）, fdn萘系高效减水剂，木钙类普通减水剂。两种水泥：邯郸新峰水泥厂产的普通硅酸盐水泥po强度等级为42.5r以及矿渣硅酸盐水泥强度等级为.。3.1.1外加剂自身品种与掺量 经计算：外加剂（水剂）掺量为2.4（0.4%）克，水用量为172.08；同理，外加剂3.6（0.6%）克，水171.12；外加剂4.8（0.8%）克，水170.16克；外加剂6.0（1%）克，水169.20克；外加剂7.2（1.2%）克，水168.24克。选取育才gk-3000高性能减水剂掺量%流动度(cm)30mi n流动度60mi n 流动度0.46.811.87.90.616.719.017.70.822.825.625.21.026.929.228.01.227.326.830.0表3.1 图3.1选取铁园ty-6a高性能减水剂掺量%流动度(cm）30min流动度60min流动度0.65.817.517.90.87.427.827.51.011.027.327.31.211.828.728.2 表3.2 图3.2由上图所示，1外加剂只有在其掺量达到一定范围内，才能产生效果，过少则几乎不起作用，过多不会有更好的效果或造成流动度的经时损失增大。上诉两种外加剂的最佳掺量都在1%左右。2不同的聚羧酸系减水剂对同一种水泥的效果明显不同，选对合适的聚羧酸系减水剂十分重要。3.1.2搅拌时间（育才高性能减水剂和普通硅酸盐水泥）选取掺量为0.8%，1.0%的育才高性能减水剂，将其搅拌时间定为3min、4min、5min，测定其初始，30min、60min的流动度。掺量为0.8%搅拌时间初始流动度30min流动度60min流动度3min21.625.125.24min22.825.625.25min20.024.925.1表3.3掺量为1.0%搅拌时间初始流动度30min流动度60min流动度3min26.224.527.24min26.929.228.05min26.524.226.6表3.4图3.3 图3.4由上图可得：分别对育才聚羧酸减水剂掺量为0.8%和掺量为1.0%进行试验，搅拌时间为四分钟的流动度上比三分钟和五分钟要好，其初始流动度、30分钟流动度和60分钟流动度都比三分钟和五分钟的要高，故可以确定4min为其最佳搅拌时间。3.1.3搅拌速度当外加剂掺量都在1%、都搅拌4分钟时，控制搅拌速度不同，分快搅拌，慢搅拌和快慢结合3种 掺量为1.0%搅拌速度初始流动度30min流动度60min流动度慢搅拌18.222.525.1快搅拌26.929.228.0快慢结合25.523.925.6表3.5 图3.5可以看出，慢搅拌不能完全使外加剂完全效果，快搅拌效果明显，快慢结合位于二者之间，可以根据当时的施工环境确定较慢速度。3.1.4水胶比（w/c） 分别选取0.25，0.29.0.35等三个水胶比（w/c），其他条件一致，水胶比（w/c）初始流动度30min流动度60min流动度0.2517.220.520.10.2926.929.228.00.3530.029.929.9表3.6图3.6可以看出，在不同的水胶比下，聚羧酸系减水剂表现不同，施工中针对环境条件确定合适的水胶比可以提高它与水泥的适应性。3.1.5掺加顺序（同掺法和后掺法）后掺法：取部分水加入搅拌锅中，然后加入普通硅酸盐水泥，放入静浆搅拌机中搅拌。搅拌30s后加入育才聚羧酸高性能减水剂，再搅拌3min半，测其流动度。后掺法掺量%初始流动度30分钟流动度60分钟流动度0.617.527.022.50.820.630.027.71.028.029.329.8表3.7（1）同掺法：掺量%初始流动度30分钟流动度60分钟流动度0.616.719.017.70.822.825.625.21.026.929.228.0 表3.8表3.7（2） 图3.7（b） 图3.7 （a） 图3.7（c）由上面可知：（1）后掺法与前掺法相比，其流动度均有增加。当减水剂掺量为0.6%时，初始流动度增加4.8%；30分钟流动度增加42%；60分钟流动度增加27%。平均增加约24.6%。掺量为0.8%时，初始流动度增加10.7%；30分钟流动度增加17%；60分钟流动度增加9.9%。平均增加12.5%。掺量为1.0%时，初始流动度增加4.1%；30分钟流动度增加0.3%；60分钟流动度增加6.4%。可见，后掺法可以更好的利用聚羧酸系减水剂，在使用减水剂掺量较底的情况下，可以通过后掺法来加大减水剂的作用效果。（2）后掺法的流动度经时损失较小。3.1.6水泥品种（矿渣水泥和普通水泥）育才高性能减水剂和矿渣水泥掺量%流动度(cm）30min流动度60min流动度0.616.819.619.50.820.524.525.51.021.525.527.81.224.225.528.0表3.8育才高性能减水剂和普通水泥掺量%流动度(cm）30min流动度60min流动度0.611.023.122.40.819.824.324.01.023.526.326.81.224.026.528.3 表3.9 图3.8 图3.9由上表可知：掺育才减水剂的初始流动度大体略大于掺铁园减水剂的初始流动度； 60分钟流动度两者都比较接近。说明不同的水泥与聚羧酸反应效果不同。3.1.7粉煤灰掺量（育才聚羧酸减水剂和普通硅酸盐水泥）聚羧酸减水剂掺量 % 粉煤灰掺量%流动度(cm）30min流动度60min流动度1.0026.929.228.02020.720.527.22518.515.421.23021.718.222.83518.425.624.64017.917.725.70.8022.825.625.22020.922.225.22523.528.626.03025.728.726.53528.227.126.64028.830.229.20.6016.719.017.72027.227.021.72523.226.218.63024.520.512.23516.423.419.14010.211.07.6表3.10由此表可知：当聚羧酸减水剂掺量较高时，掺粉煤灰的水泥净浆流动度小于不掺粉煤灰的水泥，但其流动度随掺量的增加而增加；减水剂掺量为0.8%时，掺粉煤灰的水泥流动度较大，掺量随粉煤灰的掺量增加而增加；但当减水剂掺量较低时（0.6%），其流动度反而随粉煤灰掺量的增加而降低。可见粉煤灰的掺加，有一定的减水效果，能增加其净浆的流动度。特别是掺量在40%，减水剂掺量在0.8%时，效果最为显著。3.1.8聚羧酸减水剂的复配聚羧酸系减水剂与木钙类复配（普通硅酸盐水泥）当木钙掺量分别占所加入减水剂的0.1、0.2、0.3时，水泥净浆的流动度如下所示：木钙所占比例初始流动度30分钟流动度60分钟流动度0.120.115.615.20.217.615.114.80.315.314.514.1 表3.11 图3.10聚羧酸系减水剂与木质素磺酸盐减水剂具有叠加效应，但木质素磺酸盐减水剂对水泥净浆流动度的改善效果就不很明显。复合掺加时，随着木质素磺酸盐减水剂所占比例的提高，净浆流动度逐渐减小，净浆流动度损失性也逐渐加大。固定复合减水剂的掺量为0.20%，当木质素磺酸盐占减水剂比例分别为10%,20%,30%时，净浆初始流动度分别为20.1mm，17.6mm，15.3 mm。这说明，在聚羧酸系减水剂基础上，适当复合木质素磺酸盐，有助于改善净浆流动度，增加混凝土流动性。木质素磺酸盐常用掺量为0.20%-0.30%，相当于聚羧酸系减水剂的常用掺量，但塑化效果相差很多，用木质素磺酸盐等量替代聚羧酸系减水剂进行复配，实际上复配产品的塑化效果也随着木质素磺酸盐替代率的增加而降低。聚羧酸系减水剂与萘系（fdn）复配fdn所占比例初始流动度30分钟流动度60分钟流动度0.120.117.618.20.218.619.117.80.316.316.515.1表3-12图3-12由上图可知，当聚羧酸系减水剂与萘系fdn复配时，不能将2者的优点表现出来，而且会相互影响，使外加剂变得不可捉摸，不能用于工程中。3.2水泥胶砂强度检测（iso法）实验目的 本实验是为了检测水泥强度，确定水泥的强度等级，按规定的水灰比，以标准成型的方法，在标准养护的条件下，养护到规定龄期，测定其抗折强度和抗压强度，以此来确定水泥的强度等级。实验材料 水泥、标准砂、水，其要求同水泥检验的一般规定。仪器设备 1、水泥胶砂强度搅拌机2、试模3、振实台4、播料器5、抗压强度试验机及夹具6、抗折试验机7、天平等实验方法 1、试件成型a.成型前擦净试模，四周的模板上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀的涂上一薄层机油。b.水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥均为0.5。c.每成型三条试件需称