高性能混凝土是近年發(fā)展起來(lái)的一種新材料, 是混凝土技術(shù)進(jìn)入高科技時(shí)代的產(chǎn)物。高性能混凝土具有高工作性、高強(qiáng)度和高耐久性, 通常需要使用礦物摻合料和化學(xué)外加劑。粉煤灰就是其中一種, 它是工業(yè)廢料, 量大, 價(jià)廉, 不需( 或稍進(jìn)行) 加工即可滿足配制高性能混凝土的要求。
粉煤灰
電廠排放的粉煤灰是由大量的球狀玻璃珠和少量的莫來(lái)石、石英等結(jié)晶物質(zhì)組成, 分為高鈣粉煤灰和低鈣粉煤灰兩大類。我國(guó)絕大多數(shù)電廠排放的粉煤灰都是低鈣的, 故低鈣粉煤灰又簡(jiǎn)稱粉煤灰。粉煤灰的礦物組成主要是玻璃體、莫來(lái)石、石英和少量其他礦物。其化學(xué)成分是由原煤的成分和燃燒條件決定的。根據(jù)我國(guó)40 個(gè)大型電廠的資料, 粉煤灰化學(xué)成分的變動(dòng)范圍如下: SiO220%～62%, Al2O3 10%～40%, Fe2O33%～19%, CaO1%～45%, MgO0.2%～5%, SO30.02%～4%, 燒失量0.6%～51%。
粉煤灰對(duì)混凝土的改善作用
粉煤灰在結(jié)構(gòu)混凝土中可置換水泥量多達(dá)60%, 且不管是對(duì)新拌混凝土還是硬化混凝土的性能都有良好的改善作用。
和易性。用高質(zhì)量的粉煤灰取代部分水泥可改善新拌混凝土的和易性。粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成, 表面光滑致密, 在混凝土拌合物中能起一定作用。
新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán), 粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒, 釋放更多的漿體來(lái)潤(rùn)滑骨料。能減少用水量, 使混凝土的水灰比降到更低水平, 減少泌水和離析現(xiàn)象。具有良好的保水性, 有利于泵送施工。
強(qiáng)度。在物理作用方面, 粉煤灰的摻入可分散水泥顆粒, 使水泥水化更充分, 提高了水泥漿的密實(shí)度, 降低混凝土的泌水, 有利于混凝土中骨料一水泥漿界面強(qiáng)度的提高;在化學(xué)火山灰作用方面, 粉煤灰顆粒與Ca(OH) 2 反應(yīng)生成水化硅酸鈣膠體, 有利于混凝土強(qiáng)度的提高。
水化熱。用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化熱, 降低混凝土的絕熱升溫。
耐久性。由于粉煤灰減少了混凝土的孔隙, 使混凝土的抗?jié)B性明顯提高, 改善了混凝土的抗化學(xué)腐蝕的能力, 還能有效地減小堿—骨料反應(yīng)引起的混凝土膨脹, 極大地提高了混凝土的耐久性。
粉煤灰高性能混凝土的配制
高性能混凝土與普通混凝土相比, 其變化主要在原材料的選用和配合比的設(shè)計(jì)上, 對(duì)混凝土的配制要求也更嚴(yán)格。
原材料。水泥: 采用優(yōu)質(zhì)水泥, 標(biāo)號(hào)不低于42.5Mpa 的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。砂子: 宜選用天然河砂, 細(xì)度模數(shù)2.6～3.0, 含泥量不大于2%。石子: 選用質(zhì)地堅(jiān)硬, 級(jí)配良好, 吸水率低的碎石, Dmax≤20mm, 針片狀顆粒含量不超過(guò)3%～5%, 含泥量低于1%、壓碎指標(biāo)小于10%。粉煤灰: 配制高性能混凝土通常選用一級(jí)粉煤灰, 摻量一般為水泥量的15%～30%。減水劑: 一般選用減水率20%左右的高效減水劑, 摻量為膠結(jié)材總量的1.0～1.5%。選用減水劑時(shí)應(yīng)
考慮減水劑與水泥、粉煤灰的適應(yīng)性。
配合比設(shè)計(jì)。近幾年來(lái), 人們提出了多種高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法, 美國(guó)學(xué)者P.K.MEHTA提出了一種半經(jīng)驗(yàn)半實(shí)驗(yàn)性的方法, 其要點(diǎn)是: 設(shè)定膠結(jié)漿體與骨料的體積比為35: 65; 根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定用水量; 水泥與粉煤灰的體積比為75: 25; 高效減水劑的摻量可取1%; 混凝土粗細(xì)骨料體積比對(duì)強(qiáng)度等級(jí)A可取3: 2, 并隨強(qiáng)度等級(jí)提高而增加。這樣選定初步試配的配合比, 再通過(guò)試驗(yàn)不斷調(diào)整, 求得最終的配合比。
粉煤灰
電廠排放的粉煤灰是由大量的球狀玻璃珠和少量的莫來(lái)石、石英等結(jié)晶物質(zhì)組成, 分為高鈣粉煤灰和低鈣粉煤灰兩大類。我國(guó)絕大多數(shù)電廠排放的粉煤灰都是低鈣的, 故低鈣粉煤灰又簡(jiǎn)稱粉煤灰。粉煤灰的礦物組成主要是玻璃體、莫來(lái)石、石英和少量其他礦物。其化學(xué)成分是由原煤的成分和燃燒條件決定的。根據(jù)我國(guó)40 個(gè)大型電廠的資料, 粉煤灰化學(xué)成分的變動(dòng)范圍如下: SiO220%～62%, Al2O3 10%～40%, Fe2O33%～19%, CaO1%～45%, MgO0.2%～5%, SO30.02%～4%, 燒失量0.6%～51%。
粉煤灰對(duì)混凝土的改善作用
粉煤灰在結(jié)構(gòu)混凝土中可置換水泥量多達(dá)60%, 且不管是對(duì)新拌混凝土還是硬化混凝土的性能都有良好的改善作用。
和易性。用高質(zhì)量的粉煤灰取代部分水泥可改善新拌混凝土的和易性。粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成, 表面光滑致密, 在混凝土拌合物中能起一定作用。
新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán), 粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒, 釋放更多的漿體來(lái)潤(rùn)滑骨料。能減少用水量, 使混凝土的水灰比降到更低水平, 減少泌水和離析現(xiàn)象。具有良好的保水性, 有利于泵送施工。
強(qiáng)度。在物理作用方面, 粉煤灰的摻入可分散水泥顆粒, 使水泥水化更充分, 提高了水泥漿的密實(shí)度, 降低混凝土的泌水, 有利于混凝土中骨料一水泥漿界面強(qiáng)度的提高;在化學(xué)火山灰作用方面, 粉煤灰顆粒與Ca(OH) 2 反應(yīng)生成水化硅酸鈣膠體, 有利于混凝土強(qiáng)度的提高。
水化熱。用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化熱, 降低混凝土的絕熱升溫。
耐久性。由于粉煤灰減少了混凝土的孔隙, 使混凝土的抗?jié)B性明顯提高, 改善了混凝土的抗化學(xué)腐蝕的能力, 還能有效地減小堿—骨料反應(yīng)引起的混凝土膨脹, 極大地提高了混凝土的耐久性。
粉煤灰高性能混凝土的配制
高性能混凝土與普通混凝土相比, 其變化主要在原材料的選用和配合比的設(shè)計(jì)上, 對(duì)混凝土的配制要求也更嚴(yán)格。
原材料。水泥: 采用優(yōu)質(zhì)水泥, 標(biāo)號(hào)不低于42.5Mpa 的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。砂子: 宜選用天然河砂, 細(xì)度模數(shù)2.6～3.0, 含泥量不大于2%。石子: 選用質(zhì)地堅(jiān)硬, 級(jí)配良好, 吸水率低的碎石, Dmax≤20mm, 針片狀顆粒含量不超過(guò)3%～5%, 含泥量低于1%、壓碎指標(biāo)小于10%。粉煤灰: 配制高性能混凝土通常選用一級(jí)粉煤灰, 摻量一般為水泥量的15%～30%。減水劑: 一般選用減水率20%左右的高效減水劑, 摻量為膠結(jié)材總量的1.0～1.5%。選用減水劑時(shí)應(yīng)
考慮減水劑與水泥、粉煤灰的適應(yīng)性。
配合比設(shè)計(jì)。近幾年來(lái), 人們提出了多種高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法, 美國(guó)學(xué)者P.K.MEHTA提出了一種半經(jīng)驗(yàn)半實(shí)驗(yàn)性的方法, 其要點(diǎn)是: 設(shè)定膠結(jié)漿體與骨料的體積比為35: 65; 根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定用水量; 水泥與粉煤灰的體積比為75: 25; 高效減水劑的摻量可取1%; 混凝土粗細(xì)骨料體積比對(duì)強(qiáng)度等級(jí)A可取3: 2, 并隨強(qiáng)度等級(jí)提高而增加。這樣選定初步試配的配合比, 再通過(guò)試驗(yàn)不斷調(diào)整, 求得最終的配合比。