摻堿激發(fā)劑粉煤灰-水泥混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

1、第12卷第4期2014年8月南水北調(diào)與水利科技SouthtoNorthWaterTransfersandWaterScience＆TechnologyVo112No4Aug2014DOI：101347611cnkinsbdqk201404029摻堿激發(fā)劑粉煤灰一水泥混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究劉飛鵬，龔愛民，王良澤南，楊艷玲(1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，昆明6502012昆明陽宗海風(fēng)景名勝區(qū)管委會(huì)湯池街道辦事處，昆明652103)摘要：通過C30

2、混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比，配制摻3O粉煤灰的粉煤灰一水泥混凝土，在三個(gè)實(shí)驗(yàn)組中分別摻入最佳摻量的NaOH、水玻璃和CaO，振搗成型，測定堿對流動(dòng)度和凝結(jié)時(shí)間的影響，用掃描電鏡探求膠砂的微觀結(jié)構(gòu)，隨后養(yǎng)護(hù)至齡期。按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測定混凝土抗壓強(qiáng)度和劈拉強(qiáng)度，通過強(qiáng)度比較，算出強(qiáng)度提高率；可以得出摻堿對早期和后期強(qiáng)度發(fā)展的影響。結(jié)果表明，摻堿能促凝且膠砂流動(dòng)度減??；摻堿粉煤灰早期強(qiáng)度發(fā)展快，后期發(fā)展較緩慢，90d強(qiáng)度基本能夠

3、滿足設(shè)計(jì)要求；掃描電鏡中，由于水泥水化加快，粉煤灰活性得以激發(fā)，早期強(qiáng)度得到改善；經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益顯著。關(guān)鍵詞：粉煤灰；摻堿粉煤灰水泥；堿激發(fā)劑；混凝土；力學(xué)性能中圖分類號：TU5282文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1672—1683(2014)04—0134—04MechanicalPerformaneeTestofFlyAsh—CementConcreteMixedwithAlkaliExcitantLIUF_ei—peng，GONGAimi

4、ng，WANGLiangz~nan，YANGYanlinge(1CollegeofWaterConservancy，YunnanAgriculturalUniversity，Kunming650201，China2TangchiStreetAgencyofKunmingYangzonghaiScenicAreaManagementCommittee，Kunming652103，China)Abstract：Basedonthelabor

5、atorymixratioofC30concrete，theflyashcementconcretewasmixedwith30flyashtomakethreeexperimentalgroupswhichwerealsomixedwiththebestdosagesofNaOH，sodiumsilicate，andCaO，respectivelyAftervibrationmolding，theimpactsofalkalionth

6、emobilityandsettingtimeweredeterminedThemicrostructureofmortarwasin—vestigatedusingthescanningelectronmicroscope，andthenthesamplesweremaintainedtoageAccordingtothe((Standardfortestmethodofmechanicalpropertiesonordinaryco

7、ncrete~，thecompressivestrengthandsplittingtensilestrengthofthecon—creteweremeasuredThroughthecomparisonofstrengths，theintensityincreasingratewasdetermined，whichcanhelpunderstandtheimpactsofmixingalkalionthestrengthdevelo

8、pmentintheearlyandlatetimesTheresultsshowedthat(1)mixingwithalkalicancoagulateanddecreasethemobilityofmortar；(2)theflyashmixedwithalkalihasarapidstrengthdevelopmentintheearlytimeandaslowstrengthdevelopmentinthelatetime，a

9、ndthestrengthat90dayscanmeetthedesignrequirements；(3)Inthescanningelectronmicroscopeexperiment，duetothequickcementhydrationspeed，theactivityofflyashmotivates，andSOthestrengthintheearlytimeimproves；and(4)theeconomicandtec

10、hnicalbenefitisremarkablefortheflyashce—mentconcretemixedwithalkaliexcitantKeywords：flyash；flyashcementmixedwithalkali；alkaliexcitant；concrete；mechanicalproperty堿激發(fā)粉煤灰的理論研究認(rèn)為_1]，在化學(xué)組成上，粉煤灰中的CaO、MgO、S03等含量越高，粉煤灰的活性就越高；從相組

11、成來看，粉煤灰中的玻璃體含量越高，粉煤灰的活性就越高；從玻璃相的結(jié)構(gòu)來看，玻璃體中[SiO4]一聚合度越低，玻璃體的穩(wěn)定性越差，玻璃體解聚越容易，活性就越高。沈旦申[]提出了四種粉煤灰效應(yīng)假說。①形態(tài)效應(yīng)。粉煤灰的物理性狀促使水泥漿體的需水量減小，保水性和均勻性增強(qiáng)，改善了漿體的初始結(jié)構(gòu)；②活性效應(yīng)。粉煤灰中以酸性氧化物為主的玻璃體能與水泥水化所產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生火山灰效應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣晶體，從而起到增強(qiáng)作用；③微集料

12、效應(yīng)。粉煤灰顆粒本身強(qiáng)度很高，參加反應(yīng)后在粉煤灰表面生成的低鈣的CS凝膠使界面粘接力增強(qiáng)，明顯增強(qiáng)了水泥石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；八LAFraay通過溶出實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在pH134的堿性條件下粉煤灰結(jié)構(gòu)收稿日期：2013—12—08修回日期：2014—03—03網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014—06—11網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／wwwcnkinet／kcms／doi／lO13476／jcnkinsbdqk201404001html基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)科研

13、專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201301033)作者簡介：劉飛鵬(1988一)，男，湖南婁底人，碩士研究生，主要從事水工結(jié)構(gòu)與材料研究工作。Email：1219667499@qqCom第12卷總第73期南水北調(diào)與水利科技2014年第4期表6堿對粉煤灰一水泥膠凝材料凝結(jié)影響結(jié)果Table6Impactsofalkalionthecondensationofflyash—cementgelledmaterial表7混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果Table7Compr

14、essivestrengthofconcreteMPa表8混凝土劈拉強(qiáng)度結(jié)果表Table8SplittingtensilestrengthofconcreteMPa28d、90d齡期時(shí)，摻堿粉煤灰強(qiáng)度較普通粉煤灰低，但是到90d后摻堿粉煤灰基本滿足設(shè)計(jì)要求。以ca()粉煤灰抗壓強(qiáng)度為例，7d抗壓強(qiáng)度為28d的81，為90d的62％；普通粉煤灰7d強(qiáng)度分別為28d、90d的65、5O％。從而可以看出普通粉煤灰一水泥混凝土中的粉煤灰強(qiáng)度前期

15、發(fā)展較緩慢，后期發(fā)展較快，而摻堿粉煤灰一水泥混凝土中粉煤灰早期就開始水化提供強(qiáng)度；摻NaOH強(qiáng)度早期比水玻璃高，但是后期水玻璃比NaOH高。23掃描電鏡分析由上文可知，本實(shí)驗(yàn)所用的三種化學(xué)物質(zhì)對粉煤灰水泥的強(qiáng)度發(fā)展都有不同程度的促進(jìn)作用。為了進(jìn)一步從水化產(chǎn)物和硬化體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)探求上述規(guī)律的內(nèi)在原因，對摻量分別是Na()H、水玻璃為5，CaO為8的三種摻堿的水泥膠砂，均采用掃描電鏡分析。結(jié)果如下。(1)對比圖1至圖4可知，摻堿的絮狀產(chǎn)物

16、多。摻堿產(chǎn)物更容易粘結(jié)成團(tuán)狀，粒徑較大，空隙較小。因而摻堿煤灰的微觀結(jié)構(gòu)比普通粉煤灰致密，強(qiáng)度高。(2)對比圖2和圖3可知，摻NaOH激發(fā)劑絮狀產(chǎn)物比水玻璃多，即摻NaOH產(chǎn)物更容易粘結(jié)成團(tuán)狀，粒徑較大，空隙較小。因而摻NaOH粉煤灰的微觀結(jié)構(gòu)比水玻璃致密，強(qiáng)度高。(3)從圖4可知，CaO粉煤灰表面已經(jīng)完全被水化產(chǎn)物包裹，看不清粉煤灰的輪廓。136試驗(yàn)研究一圖1普通粉煤一水泥膠砂3dSEM1OOx、200x圖Fig1The3dSEM10

17、0xand200xphotosofthegeneralflyashcementmortar一圖2NaOH激發(fā)粉煤灰一水泥膠砂3dSEM100x、200x圖Fig2Ihe3dSEM1OOxant[2OOxphotosoftheflyash—cementmortarmixedwithNat)Hexcitant圖3水玻璃激發(fā)粉煤灰一水泥膠砂3dSEM100x、200x圖Fig3File3dSEM100xand200xphotosofthefl

18、yash—cementmortarmixedwittlsodiumsilicateexcitant圖4Ca()粉煤灰一水泥膠砂3dSEM100x、200x圖Fig1The3dSEM1OOxand200xphotosoftheflyash—cementmortarmixedwith【、a()excitant24討論(1)摻堿有利于改善堿礦渣水泥的泌水性能，從而使流動(dòng)度減小。(2)由于堿一粉煤灰水泥初始水化體系中大量的氫氧根離子引發(fā)粉煤灰玻