低等级粉煤灰活化技术试验研究

本文采用单独机械磨细和机械磨细与化学激发剂（NaOH、Na2SO4）相复合的方法来提高低等级粉煤灰的活性.研究时,用活化后的粉煤灰以超量取代部分水泥并掺加高效减水剂的方法配制C30～C50混凝土.研究结果表明：掺入一定量的粉煤灰配制的混凝土,其抗压强度与基准混凝土相比,早期抗压强度普遍有所降低,后期抗压强度可以接近基准混凝土;在取代率为15%～25%时,粉煤灰混凝土抗压强度可以超过基准混凝土的抗压强度;与原状粉煤灰相比,单独机械磨细和使用机械磨细与化学激化剂复合激发均能够提高粉煤灰混凝土的早期强度和后期强度,其中单独机械磨细的激发效果最明显,使用机械磨细与Na2SO4共同激发亦有较好的效果.     

不同养护环境对粉煤灰混凝土强度及碳化性能的影响

基于C30强度等级混凝土、以不同骨料(天然骨料、再生骨料)、不同粉煤灰取代率(0％、25％、40％等量取代水泥)、不同养护温度(水中10℃、20℃、35℃)及养护龄期(28 d、56 d、90 d)为变量,探明不同养护环境对粉煤灰混凝土强度和碳化性能的影响.研究结果表明:相同养护环境再生混凝土的强度略低于普通混凝土,掺粉煤灰再生混凝土中长期强度要高于相同养护环境未掺粉煤灰的普通混凝土,相同养护环境下粉煤灰取代率越大,对再生混凝土28 d以内早期强度降低越明显;相对较高温度(35℃)养护能够加速粉煤灰的火山灰反应,并能细化孔隙,使内部结构更加致密,对提高混凝土的强度及抗碳化性能非常有利;在分析粉煤灰混凝土的碳化性能时,应考虑胶凝材料水化引起混凝土内部结构的致密程度,以及伴随着粉煤灰取代率的增加,水泥用量减少及粉煤灰的水化,都会不同程度上减少或消耗Ca(OH)2,导致pH值的降低,从而影响抗碳化性能.     

碎卵石和碎石对混凝土工作性和强度的影响

粗集料是混凝土的最主要的组成成分,对混凝土的性能影响显著。试验研究发现:在C40和C50混凝土中,当W/B相同时,碎卵石混凝土的坍落度高于碎石混凝土;并且相比于碎卵石混凝土,碎石混凝土对W/B更敏感。碎卵石混凝土的强度低于碎石混凝土,但后期强度增长快速,仅略低于碎石混凝土。     

磨细粉煤灰对混凝土ITZ微观结构的影响

ITZ是混凝土中的薄弱环节,优化ITZ的内部结构有利于混凝土强度和耐久性的提高。粉煤灰可以与水泥发生二次水化反应,吸收混凝土中的Ca(OH)2和AFt微晶,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,提高ITZ的密实性和粘结强度。对比分析普通Ⅱ级粉煤灰和磨细Ⅱ级粉煤灰对混凝土ITZ的影响。结果表明:磨细粉煤灰的颗粒分布较宽,颗粒表面缺陷较多,化学反应活性高于普通粉煤灰;磨细粉煤灰混凝土微观结构要比普通粉煤灰混凝土致密,28d界面过渡区的晶体含量要低于普通粉煤灰混凝土。     

粉煤灰掺量对不同骨料混凝土长期强度的影响

试验着眼于C30强度等级混凝土,以不同粗骨料(再生骨料、天然骨料)、粉煤灰掺量(15％、30％、50％)及养护环境(标养、室内自然养护)为变量探究粉煤灰对不同骨料混凝土长期强度的影响.试验结果表明,随着粉煤灰取代率的增加,在龄期较短时表现出对再生混凝土及普通混凝土的强度贡献率都有所下降的趋势,但后期经养护龄期的增加,180 d以后中长期强度贡献率下降幅度有所趋缓;当养护环境为标准养护时,粉煤灰取代率为30％以内试件的强度贡献率在180 d时达到了最大,之后强度贡献率有所下降,粉煤灰取代率为50％时,养护龄期超过180 d其强度贡献率也会有所增加;当养护环境为室内自然养护时,随着养护龄期的增长对不同取代率粉煤灰、不同骨料混凝土的中长期强度贡献率都有所加大.     

养护条件对粉煤灰混凝土力学性能的影响

不同类型的混凝土对养护环境的敏感性也不同,为研究不同养护条件对粉煤灰混凝土力学性能的影响,以标准C30混凝土配合比为基准,通过使用粉煤灰替换10%的水泥量配比得到粉煤灰混凝土试件,对高温、低温、标准以及水中4种养护条件下粉煤灰混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗折强度以及渗透性展开研究,试验结果表明:(1)当用粉煤灰替换水泥时,粉煤灰混凝土的早期强度相对较低,但随着养护时间的增长,粉煤灰对固有水泥的激发作用将逐渐显现,使得粉煤灰混凝土的后期强度会逐渐赶上普通混凝土。(2)高温养护条件时,粉煤灰混凝土的早期强度增长最快,而后期强度却相对较低;低温养护条件下粉煤灰混凝土的强度要比同期时其他养护条件小得多;水中养护条件下粉煤灰混凝土的强度最高。(3)粉煤灰混凝土后期的抗拉强度和抗折强度在水中养护条件下均最高,在标准养护条件下次之,低温养护条件下最小,只达到标准养护条件的58%和66%。     

粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能与力学性能的影响

本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥,制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土,通过抗折强度试验和抗压强度试验,分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律,得到了粉煤灰的合理掺量,提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明：当粉煤灰掺量由20%增至40%时,所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势,且均表现出良好的间隙通过能力,但混凝土拌合物扩展时间T₅₀₀受粉煤灰的影响不显著;随着粉煤灰掺量增加,全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势,抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度;全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同;综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。     

掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土耐久性影响的研究

研究了掺合料复掺(矿渣∶粉煤灰=2∶1)、单掺矿渣、单掺粉煤灰对硫铝酸盐水泥基混凝土强度、抗渗性、抗冻性的影响,并与相同水灰比下掺合料复掺对普通硅酸盐水泥基混凝土对应性能的影响进行对比。结果表明:在硫铝酸盐水泥基混凝土中,掺合料的加入使混凝土的早期和后期强度都明显降低,抗渗性稍微降低,抗冻性明显降低,且掺量越高,其强度、抗渗性、抗冻性降低越明显;但复掺时的效果比单掺时的效果好,粉煤灰的效果最差;而在普通硅酸盐水泥基混凝土中,掺合料的加入使混凝土的早期强度降低,但后期强度超过空白样的强度,抗渗性、抗冻性明显提高,但是,在无掺合料时其抗渗性、抗冻性大大低于相同水灰比下硫铝酸盐水泥基混凝土的抗渗性、抗冻性。     

掺粉煤灰对不同水泥品种钢渣混凝土基本力学性能试验研究

通过粉煤灰替代部分普通硅酸盐水泥和高抗硫水泥的试验,结果得出两种水泥配制钢渣混凝土抗压、抗折强度均随着粉煤灰掺量的增加呈递减趋势;但是当粉煤灰掺量一定时,两种水泥品种配制钢渣混凝土都表现出抗折、抗压强度随着龄期的增长而提高。在粉煤灰掺量相同情况下,两种水泥品种钢渣混凝土相同龄期的抗压强度均表现普通硅酸盐水泥钢渣混凝土高于高抗硫水泥钢渣混凝土;其抗折强度则大多表现出高抗硫水泥钢渣混凝土比普通硅酸盐水泥钢渣混凝土的高。     

养护制度对高强混凝土强度发展规律的影响

对比研究了标准养护(20℃、相对湿度≥90%)、高温养护(50℃)以及温度匹配养护对高强混凝土的抗压强度发展规律的影响。结果表明:提高养护温度到50℃以上可显著激发水泥–磨细矿渣粉和水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料的反应活性,复合胶凝材料混凝土的3 d强度提高1倍以上,并使其后期强度持续增长,但对纯水泥混凝土的后期强度发展有抑制作用;当胶凝材料处于结晶成核与晶体生长或相边界反应阶段时,混凝土强度随之明显增长,当水化反应进入扩散控制阶段时,混凝土强度增长幅度减小,各种混凝土之间的差别也变小;无论何种养护条件,用水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料配制的混凝土都具有最高的强度和最好的抗氯离子渗透性能,适合配制高强混凝土。采用标准条件养护的试件进行强度测定,基本能反映实体结构内部混凝土长龄期的状态。