粉煤灰与水泥胶砂试验研究2.docx

粉煤灰与水泥胶砂试验研究于 震 1 杨红涛2 （1北京新源混凝土有限公司，北京，101399；2陕西振帮混凝土有限公司，陕西，西安，710100）摘要本文笔者采用同电厂不同细度的粉煤灰，按相应的替代量替代水泥，经过大量的试验证明，该电厂级粉煤灰及原状粉煤灰的掺入都降低了水泥胶砂强度；原状粉煤灰相比级粉煤灰降低胶砂强度要大，级粉煤灰在替代水泥重量20%以内时，对胶砂强度影响不明显。关键词 原状粉煤灰二级粉煤灰抗压强度胶砂中图分类号 TU528.041 文献识别码B 1 前 言煤粉在电厂锅炉的炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、K2O、 Na2O、SO3、MnO2等。粉煤灰的活性主要来自活性SiO2(玻璃体SiO2)和活性Al2O3 (玻璃体Al2O3 )在一定碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和f-CaO(游离氧化钙)都是活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，它对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。根据模糊学说原则，将粉煤灰在混凝土中的行为合作用这个既复杂又变化的问题，做出综合处理得出形态效应，活性效应和微集料效应三项基本效应。本文主要通过水泥胶砂试验的方法，把两种不同细度的同种粉煤灰与水泥进行不同比例的胶砂试验，得到胶砂的抗压及抗折强度；用该试验验证粉煤灰用不同的比例替代水泥对“水泥-粉煤灰胶凝体系”的影响，并验证不同细度的粉煤灰对“水泥-粉煤灰胶凝体系”的影响。2 试验原材料及试验方法2.1原材料(1) 水泥：唐山冀东水泥厂，盾石PO42.5R，性能指标见表1。表1 水泥性能指标水泥品种标准稠度用水量(mL)初凝时间(min)终凝时间(min)抗压强度抗折强度3d7d28d3d7d28dPO42.5R137.516520032.537.553.26.07.49.5（2）原状粉煤灰：唐山陡河电厂通过收尘直接得到的粉煤灰，即没有经过任何分选、粉磨或其它加工处理的粉煤灰，属于F类级灰，性能指标见表2。表2粉煤灰性能指标粉煤灰等级细度(%)需水量比(%)烧失量(%)F类级灰441102.4（3）风选二级粉煤灰：唐山陡河电厂将原状粉煤灰进行风选，选出比较细的那部分，达到F类级灰，性能指标见表3。表3 粉煤灰性能指标粉煤灰等级细度(%)需水量比(%)烧失量(%)F类级灰151021.1（4）砂：ISO标准砂。（5）水：饮用水。2.2试验方法本文通过固定水胶比不变的情况下调整胶凝体系，观察电厂原状粉煤灰和经过风选的二级粉煤灰对胶砂强度的贡献关系，进行胶砂系统试验。试验方法参照GB/T17671-1999规定的水泥胶砂强度检验方法(ISO法)，将标准中的水泥用量用胶凝材料代替。胶砂试块的制备、试件的成型、试件的养护、和抗折、抗压强度试验均按照国标要求操作。3试验及数据分析3.1原状灰对水泥胶砂强度的影响见表4-1和图4-1，4-2。表4-1不同原状灰替代量下胶砂强度对比表编号胶凝材料用量/g原灰掺量/抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)水泥原灰3d7d28d3d7d28d1450032.5037.5053.206.07.49.52405451025.30 35.20 52.80 5.0 7.2 8.5 3360902025.50 34.30 49.80 5.2 6.1 8.2 43151353018.20 23.60 43.80 4.0 5.1 7.7 52701804018.20 22.30 40.90 3.7 4.6 7.2 62252255010.60 13.40 28.60 2.4 3.3 5.6 7180270606.40 8.7918.80 1.5 2.3 4.0 8135315704.98 7.25 11.10 1.1 1.7 2.9 图4-1 原状灰不同掺加比例胶砂抗压强度从图4-1可以看出，胶砂抗压强度在龄期为3d、7d、28d时随原状灰掺量的增加均呈下降趋势，胶砂抗压强度下降梯度随着原状灰掺量的增加而不断增大。图4-2 原状灰不同掺量胶砂抗折强度从图42可以看出，胶砂抗折强度在龄期为3d、7d、28d时随原状灰掺量的增加均呈下降趋势，胶砂抗折强度下降梯度随着原状灰掺量的增加而不断增大。3.2级灰对水泥胶砂强度的影响见表5-1和图5-1，5-2。表51不同级灰替代量下胶砂强度对比表编号胶凝材料用量/g原灰掺量/抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)水泥2灰3d7d28d3d7d28d04500032.5037.5053.206.07.49.51405451030.538.355.66.378.92360902025.335.852.55.479.133151353020.930.748.14.56.38.942701804016.32440.145.27.85225225509.7516.735.82.73.455.26180270606.81026.61.71.957.37135315704.66.514.61.151.523.5图5-1 级灰不同掺加比例胶砂抗压强度从图5-1可以看出，胶砂抗压强度在龄期为3d、7d、28d时随原状灰掺量的增加均呈下降趋势，胶砂抗压强度下降梯度随着原状灰掺量的增加而不断增大。粉煤灰掺量在20%以下时，对胶砂抗压强度的影响并不明显，尤其是对后期的强度影响并不大。图5-1 级灰不同掺加比例胶砂抗压强度从图5-2可以看出，胶砂抗折强度在龄期为3d、7d、28d时随原状灰掺量的增加均呈下降趋势，胶砂抗压强度下降梯度随着原状灰掺量的增加而不断增大。粉煤灰掺量在30%以下时，对胶砂抗折强度的影响并不明显，尤其是对后期的强度影响并不大，当粉煤灰掺量超过30%时，抗折强度下降明显。3.3在此本方只对原状粉煤灰与级粉煤灰胶砂抗压强度对比进行同表与同图形比较，来分析两类粉煤灰对胶砂强度的不同影响，见表61及图61。表61原状粉煤灰与级粉煤灰胶砂抗压强度对比表编号胶凝材料用量/g替代量/抗压强度(MPa)水泥粉煤灰3d7d28d原灰级原灰级原灰级1450032.5032.5037.5037.5053.2053.202405451025.30 30.535.20 38.352.80 55.63360902025.50 25.334.30 35.849.80 52.543151353018.20 20.923.60 30.743.80 48.152701804018.20 16.322.30 2440.90 42.162252255010.60 9.7513.40 16.728.60 35.87180270606.40 6.88.791018.80 26.68135315704.98 4.67.25 6.511.10 14.6图61原状粉煤灰与级粉煤灰胶砂抗压强度对比从图分析可知，原状粉煤灰与级粉煤灰胶砂抗压强度在7天与28天的强度，对比比较明显，而三天强度对比不明显。而且掺原状粉煤灰的7天与28天胶砂强度明显比掺级灰的强度要低。4结束语试验结果表明，级粉煤灰及原灰参加到“水泥-粉煤灰胶凝体系”中，胶砂的抗压及抗折强度会随粉煤灰替代量的增加，呈下降的趋势。细度较细的粉煤灰随掺量的增加比较粗的粉煤灰强度下降要缓慢。细度不同的同种粉煤灰中，物性和化学成分会发生细微的变化。分析试验数据发现，变化粉煤灰的细度，会对掺有相应细度粉煤灰的水泥胶砂试件的抗压强度有比较明显的影响。较细的粉煤灰降低了砂浆的需水量，而较粗的粉煤灰由于意味着疏松多孔的玻璃体含量和粗大的未燃碳含量偏多，这些形态不良的多孔玻璃体和碳颗粒表面粗糙，蓄水孔多，形态效应发挥优势受阻开，造成了需水