《粉煤灰掺合料对混凝土力学性能研究》5300字（论文）

粉煤灰掺合料对混凝土力学性能研究摘要如今已经是2021年，我们土木行业正在飞速进步着、发展着，在这种发展之下，我国的基础建设逐渐变得更加庞大，但是，在这种大环境之下，伴随着发展所需要的各种建筑材料的使用量也在大量的增加，而在这其中，是越来越多的混凝土消耗和越来越多种类混凝土掺合料的出现。而粉煤灰作为一种廉价易得性质稳定的混凝土掺合料也越来越多的进入我们的土木工程建筑，而本篇论文就是为了了解并弄清楚粉煤灰掺合料在混凝土的力学性能之中起到了怎样的作用，所以为了我们的实验目的，我们把掺入粉煤灰的混凝土试块和未掺入粉煤灰的混凝土试块分别搅拌成块，然后再通过宿州学院工程中心相关设备进行力学性能的实验，最后得到了粉煤灰掺和料之于混凝土试块有着怎样的力学影响。关键词：粉煤灰；混凝土掺合料；对比试验；力学性能目录引言 11研究的背景与意义 21.1国内外研究现状 21.2课题研究内容 22实验材料、设备及方法 32.1实验材料 32.2实验设备 52.3实验方法 52.3.1配合比设计 52.3.2试块的制备 63混凝土力学特征分析 83.1试块抗压强度测定 83.1.1试块抗压强度的测定 83.2各个试块实验数据汇总 93.3不同水胶比对混凝土试块的影响 103.4不同粉煤灰掺量对混凝土试块抗压强度的影响 114结论与讨论 134.1结论 134.2讨论 13参考文献 14引言在2021年，我国是全世界基础建设和土木发展最为庞大的国家，土木建设行业作为我国的一项关乎国家发展的重要支持。但我们土木人寻求的不仅仅是庞大的行业体量，更重要的是基础建设的质量要求，所以现在我们土木行业需要更多的、更为稳定、更高质量的建筑施工材料，其中混凝土就是最迫切的需要材料之一。现下大多数混凝土的力学改善都是在混凝土中加入不同种类的掺合物来对混凝土的力学性能产生影响，粉煤灰就是土木行业之中最常见的掺和物之一。我们都知道粉煤灰是日常生活中很常见的一种东西，并且粉煤灰的产生十分常见且制造成本及其低廉，这也是粉煤灰作为混凝土掺合料作为广泛使用的原因之一。我们之所以在混凝土中掺入这些材料，一方面是用其降低混凝土的花费量，另一方面是混凝土中掺入这些材料可以较为有效的提升混凝土的力学性能[1]，这一点在建筑施工中尤为重要。基于种种原因，本文就以将煤灰混入混凝土中，对于混凝土力学特性的影响为课题，通过控制变量的研究方法，来对比研究粉煤灰掺合料对于混凝土力学特性的改变情况。同时利用学院工程中心的保温箱和相关软件来进行力学特性分析，从而对混凝土掺和粉煤灰后的力学特性做出详尽的分析结论。1研究的背景与意义1.1国内研究现状 粉煤灰是一种很是常见的、日常用途最广、并且制造极其方便便宜的混凝土掺和物，其主要的制造生产方式是：煤矿燃烧之后收集其所产生的飞灰；而粉煤灰的应该主要包含以下物质：SiO2(45-65%)、Al2O3、(20-35%)、及Fe2O3和CaO(5%)等[2]。当我们在建筑工程之中，使用粉煤灰为混凝土掺量混入混凝土之后，这既可以是以粉煤灰替代一部分的水泥，从而减少工程之中的材料损耗，也是对资源的节约，改善并保护环境的一种方式。而且粉煤灰还可以在混入混凝土之后与混凝土产生些许作用，以此来改善并提升混凝土的性能，基于这些，我们可以看出来；粉煤灰混入混凝土中之后可以产生不少的经济技术意义。 此外，我们土木行业的混凝土及其衍生物的使用量越来越多，为了降低消耗和提高经济效益，所以我们土木行业更多的开发并使用混凝土的掺和物，以此来减少土木材料资源的消耗。粉煤灰是我们日常建筑之中所使用最多的混凝土掺合料，在其混入混凝土后，混凝土和易性提升，比此前的常规混凝土要更加的优秀。 此外，粉煤灰这种掺合料混入混凝土中之后，在其养护周期结束之后，其强度和力学性能相较于未掺入粉煤灰的混凝土有着很大的提升。根据我本人通过宿州学院图书馆的资料查阅之后发现：将粉煤灰这种掺料混入混凝土中之后，如果混入的粉煤灰的量有所提升[3]，在混凝土成型之后，大约二十几天之前，其强度会慢慢减小，但是后期的强度却会有所提升。1.2课题研究内容 本文主要是通过改变碳酸盐混凝土所掺入粉煤灰的配合比进而来探究以下内容：（1）不同水胶比对混凝土试块的影响；（2）不同粉煤灰掺量对混凝土试块抗压强度的影响；2实验材料、设备及方法2.1实验材料（1）水泥复合硅酸盐水泥在强度方面有着较为明显的优秀之处，并且其在搅拌之后会迅速凝结，复合硅酸盐水泥分布广泛，取材方便，因此在混凝土的日常生产中用量较为常见。本实验中使用的水泥如图1所示宿州泉兴相山水泥有限公司生产的32.5复合硅酸盐水泥。图1复合硅酸盐水泥（2）粉煤灰粉煤灰是我们土木行业之中，十分常见并且使用量极大的一种混凝土掺和物，而在混凝土之中加入粉煤灰后可以省去一定数量的水泥且对于混凝土的各种性能有着不错的提升效果。本实验采用的是如图1所示宿州市电源粉煤灰经营有限责任公司生产的粉煤灰。图2粉煤灰（3）沙子和石子沙子和石子作为混凝土中的骨架结构而存在，是混凝土试块制作过程中不可或缺的一部分。本次实验所使用的沙子和石子是宿州市砂石场所制造生产的砂石。图3沙子图4石子2.2实验设备微机控制电液伺服万能实验机2.3实验方法2.3.1配合比设计 本次实验是用碳酸盐混凝土为主要实验材料，以粉煤灰为混凝土掺和物。为了更加直观的了解到粉煤灰掺合料对于混凝土强度的影响，取多组对照实验，本次实验在设计配合比时采用固定配合比，通过改变粉煤灰掺入量来改变混凝土中掺入粉煤灰后所产生的力学性能变化[4]。因而本次实验的粉煤灰掺和量分别为0%、5%、10%、15%、20%，水胶比为0.2、0.25。表1碳酸盐混凝土配合比编号水胶比粉煤灰掺量（kg/m3）水泥（kg/m3）骨料（kg/m3）搅拌时间（s）养护时间（d）A10.2032014756028B1C1D1E1A20.20.20.20.20.251632486403042882722563121475147514751475147560606060602828282828（续上表）编号水胶比粉煤灰掺量（kg/m3）水泥（kg/m3）骨料（kg/m3）搅拌时间（s）养护时间（d）B2C2D2E20.250.250.250.2515.631.246.862.4296.4280.8265.2249.6147514751475147560606060282828282.3.2试块的制备（1）根据实验所需的配合比称取对应的水泥和粉煤灰以及骨料放入盆中干拌1分钟，搅拌均匀。（2）量取水，通过上图所显示的配合比来计算出所需水溶液，然后再用量筒量取。（3）将（2）所得的溶液倒进（1）中，搅拌2分钟。图5搅拌之后的混凝土砂浆（4）将浆料倒入三联模具中，待结束后用保鲜膜盖上。图6已经经过振捣的入模混凝土（5）24h后切去模具上方多余的混凝土，然后拆模，获得混凝土立方体标准试块共10块。（6）将混凝土试块放置在宿州学院工程中心的养护设施内，养护时间大约为28d。图7养护完成的混凝土试块3混凝土力学特征分析3.1试块抗压强度的测定3.1.1抗压强度的测定 本篇论文中的所有混凝土试块的力学性能都会参考GB/T50081-2002《普通混凝土力学试验方法标准》中的规定方法进行合理且可行的力学性能测定[5]，我们本次所使用的混凝土试块其尺寸为100×100×100（单位；mm），此次实验所得到的混凝土试块都会依据工程中心混凝土试块的制备标准来进行，即24h脱模，28d养护。测定混凝土试块的抗压强度需要使用工程中心的微机控制电液伺服万能实验机。将每组混凝土试块的长、宽、高测量出来，测量时，同一方向的长度要测量最少六次，分别是正面的两端、中间和相对应面的两端、中间，而此次实验的分度值取0.01m，最后所得到的实验数据应该是所有数据测量后的平均取值； （2）计算出每个试块的受压面的受压面积； （3）在用微机控制电液伺服万能实验机测试抗压强度时，务必严格按照学校工程中心的规范进行，混凝土试块必须与微机控制电液伺服万能实验机对准；（4）启动工程中心的微机控制电液伺服万能实验机，按照微机控制电液伺服万能实验机的测试步骤进行测定混凝土试块的最大破坏荷载，最后在控制电脑上拷贝下实验数值。（5）抗压强度计算公式如下式中：——试块抗压强度，单位（MPa）；——试块最大破坏荷载，单位（N）；——试块受压面积，单位（mm2）。（6）每组抗压强度为对应3个试块的平均值，精确到0.1MPa。图8在微机控制电液伺服万能实验机下被压坏的混凝土试块3.2各个试块实验数据汇总表2各个试块底面积、体积统计表长度平均值/mm宽度平均值/mm高度平均值/mm底面积/mm2体积/mm3A1B1C1D1E1A2B2C2D2E298101991019910110099999999100991019910010098101100101989810099100100100999997021010098011020198011010010100970299999900979902989800960498102010097029910100001010000970200989901990000表3各个试块最大破坏荷载、抗压强度、粉煤灰掺量和水胶比统计表试块底面积/mm2最大破坏荷载/N抗压强度/MPa粉煤灰掺量%水胶比A1B1C1D1E1A2B2C2D2E29702101009801102019801101001010097029999990027359629391030579126318522640322523023735023963922797717721028.229.131.225.823.122.323.524.722.817.905101520051015200.20.20.20.20.20.250.250.250.250.253.3不同水胶比对混凝土试块的影响 本次实验中的混凝土试块在标准条件下养护28天之后，使用工程中心的微机控制电液伺服万能实验机测试其抗压强度。在不同的水胶比情况之下，其所呈现的抗压强度也会出现变化，为了更直观的表现出来，采用下图方式：图9不同水胶比对于混凝土抗压强度的影响通过图9我们不难看出，当水胶比的比例增大时，混凝土试块的强度反而会出现减小的情况，而其变化情况大致与线性关系相一致[6]。通过上表我们可以知道，当混凝土掺入粉煤灰含量为10%时，混凝土试块的抗压强度此时已经基本上达到了最大值。当混凝土中未掺入或少量掺入粉煤灰时，对于混入混凝土中的粉煤灰可以使混凝土的强度增加。水胶比对于一般混凝土的强度基本一致，当水胶比的比例变大时，混凝土试块的强度却现减小的情况，而混凝土标准100×100×100（单位：mm）立方体试块的强度基本由水胶比决定[7]。其影响的作用原理时：胶凝材料在与混凝土骨料混合搅拌之后，胶凝材料将混凝土骨料充分包裹在内部，之后胶凝材料与水发生一系列的物理化学反应使其内部达到稳定效果，在经过标准条件的二十八天养护之后，会使混凝土试块的稳定性和强度得到十分明显的提升。因此，在标准条件的前提之下，当水胶比的比值较小时，混凝土试块的抗压强度却偏高[8]。3.4不同粉煤灰掺量对混凝土试块抗压强度的影响图10不同粉煤灰掺量对混凝土试块抗压强度的影响由上表可以简单得出：少量掺入粉煤灰（0%~15%）时，我们所制作的混凝土试块的抗压强度随着粉煤灰的含量增加呈曲线增加变化，当粉煤灰的加入含量达到10%时，混凝土试块的抗压强度均达到最大值，而当粉煤灰的掺入量超过20%时，混凝土试块的抗压强度不仅仅没有得到提升，甚至还会有所下降。通过查阅相关资料和阅读有关文献发现，出现这种情况的大致原因时：我们混入混凝土的粉煤灰中有二氧化硅（SiO2）以及三氧化二铝（AlO3）[9]，它们两能够在碱性条件之下发生水化作用，最后经过反应生成水化硅酸钙等物质，而生成这些物质之后可以有效的提升我们所制作的混凝土的密实度，而随着水泥石密实度的提高，混凝土的强度也就随之慢慢增加了。同时，如果掺混入混凝土中的粉煤灰掺量变大时，会使水泥的使用量减少，而水泥是主要的胶凝材料，这一方面会使骨料连接面强度变小，另一方面，粉煤灰中可能含有碳，碳会吸收大量的水分、降低水化反应，还会使所需要的碱性环境改变，进而影响混凝土的强度。 4结论与讨论4.1结论 本文是以粉煤灰为主要混凝土掺和物，碳酸盐混凝土为主要材料，制备标准体积的混凝土试块，采用对比实验的方式来探究不同含量的粉煤灰掺入混凝土之后对于混凝土试块抗压强度的影响，然后通过图表结合的方式寻找其中的变化规律，结论如下：在标准体积下的混凝土试块，当掺入粉煤灰的含量固定，仅仅改变水胶比的时候，如果水胶比的比例发生变化，那么我们所制作的混凝土试块的抗压强度也会发生变化，其具体变化是：在一定范围之内，如果水胶比的比例变大，那么我们所制作的混凝土试块的抗压强度也会有一定程度的增加。当只改变混凝土试块中所掺入的粉煤灰含量时，混凝土试块的强度会随着粉煤灰含量的增减而产生改变。具体表现为：当粉煤灰掺入量在0%~15%范围内改变时，其混凝土试块的抗压强度会因为掺入粉煤灰而得到显著提升，当混入混凝土的粉煤灰占比为0.1左右时，我们所制作的混凝土试块强度达到最大值；当混入混凝土的粉煤灰占比超过0.15时，我们所制作的混凝土试块强度反而会因为掺入的粉煤灰过多而产生强度下降的情况[10]。4.2讨论本篇论文仅仅是对碳酸盐混凝土掺入0%~20%的粉煤灰做出实验，这样的实验只能在小范围内得出结论，不能以偏概全，如果想要得出一个具体的具有真实合理性的实验结论还需要更多更大的实验研究。因此，希望在日后的实验中，有更多的实验者去对此实验做出权威性的实验和结论。参考文献[1]PrinyaChindaprasirt,etal.Effectofflyashfinenessonmicrostructure