{title}{title}
粉煤灰及其平均粒径对水泥复合砂浆某些工程性能的影响
Gengying Lia,*, Xiaozhong Wub
摘要：报道了掺量粉煤灰对砌筑砂浆早期工程性质和长期强度的影响的试验研究。粉煤灰的作用并研究了其平均粒径对加工性能和强度变化的影响。研究发现，粉煤灰及其平均粒径对马尾松的强度有着非常重要的影响。纽约净浆。研究发现，除掺粗粉煤灰的砂浆外，早期强度受粉煤灰替代作用的影响较小。长期力量粘结强度和抗压强度都显著增加，特别是结合了粗飞灰的砂浆的粘结强度。还发现结合强度固化28天后，随着粉煤灰平均粒径的减小，粉煤灰的粒径显著增加。但粉煤灰粒径对7天强度影响不大。复合砂浆的流动性粉煤灰代替水泥和石灰的效果明显，粉煤灰的平均掺量对其工作性有显著影响。
关键词：粉煤灰 平均粒径 砌体砂浆 工作性 粘结强度 抗压强度
1.引 言
所需的早期性能是保水性、可加工性、可塑性和附着力，使砂浆具有良好的工作性能，如易铺展、适当填充连接件等。同时还能提供防水、无裂纹、光滑的表面。在后期，强度成为支撑结构受力的主要指标。硅酸盐水泥基净浆快速硬化，达到高强度，但具有相对较差的早期性能。在复合净浆中，有一种常见的做法是将石灰与波特兰水泥混合使用。有早年的财产。然而，一旦固化和硬化发生，石灰对净浆的后期强度影响不大，因为它经过缓慢的碳化过程而硬化，即由石灰与大气中二氧化碳形成不溶性碳酸盐的化学作用。碳化过程非常缓慢，从表面向内发生。粉煤灰固井性能差。当只加水的时候[1],其反应性可被OH激活[2,3]。在普通波特兰混凝土中，由于OH含量低，火山灰反应非常缓慢。部分替换水泥-石灰砂浆中掺有粉煤灰的水泥和石灰会消耗大量的氢氧化钙(石灰)，同时由于砂浆中OH含量高，火山灰反应也会被激活。在本文的主要目的是确定在水泥-石灰砂浆中用粉煤灰代替30%的水泥和50%的石灰是否对砂浆的性能有显著的影响。
粉煤灰可以提高混凝土的耐久性，所以在混凝土中被广泛使用[4],然而。混凝土中掺加粉煤灰必须符合ASTMC618的要求，而未分类的粉煤灰则不能满足要求。由于水泥的化学活性低而被用来代替水泥[5]。如果大量未保密,飞灰可以被替换而不会对砂浆特性造成重大损害，在水泥中置换未分类的飞灰-石灰砂浆具有环境和经济的优点。其他研究的目的是确定在水泥-石灰砂浆中使用未分级粉煤灰作为替代剂是否对砂浆的性能有显著影响。
表 1 水泥和粉煤灰的理化性能
|
化学成分(%) |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
Na2O |
LOI |
比表面,(m2/kg) |
相对密度 |
|
水泥 |
19.5 |
4.4 |
6.22 |
65.9 |
1.5 |
1.09 |
0.30 |
1.43 |
462 |
3.15 |
|
飞灰 |
53.9 |
28.5 |
8.7 |
4.7 |
1.3 |
0.30 |
0.48 |
2.12 |
– |
2.2 |
同时，本文还研究了粉煤灰的平均掺量对砂浆性能的影响。混合材料的评估是根据砂浆的短期和长期性能进行的。T型包括砂浆与砖的粘结强度，抗压强度发展到120天。Ferraris et al.[6]报告说，一定类型粉煤灰的加入提高了混凝土的工作性能。摘要为探讨粉煤灰掺加对磨料加工性能的影响同时对含粉煤灰和不掺粉煤灰的净浆的流动性进行了测试。
2. 材 料
水泥是一种硅酸盐水泥，其性能见表1。细集料为标准天然砂，比重为2.50。粉煤灰的特性也在表中给出。用激光衍射粒度分析仪测定了粉煤灰的平均粒径(PD)。四种不同种类的粉煤灰(表2)，均来自同一种植物被试。粉煤灰有一个标准的平均粒径，它是通过去除粗粉煤灰和细粉煤灰来分离的。粗粉煤灰(CFA)是一种通常被拒绝的粗灰，因为他不满足EETASTMC618对粒度的要求。细粉煤灰(FFA)是一种较细的粉煤灰。
用标准筛(45-Am筛)从磨碎的粉煤灰(研磨20分钟)中分离得到。超细粉煤灰(UFA)是通过更严格的分离(研磨40分钟)得到的一种超细粉煤灰。表2列出了不同粒径颗粒的配比。
表 2粉煤灰配合比
|
混合物 火山灰 |
名称 |
平均尺寸 |
|||
|
CFA/18.8 |
FA/9.1 |
FFA/5.4 |
UFA/2.8 |
||
|
CFA |
1 |
0 |
0 |
0 |
18.8 |
|
FA |
0 |
1 |
0 |
0 |
9.1 |
|
FFA |
0 |
0 |
1 |
0 |
5.4 |
|
UFA |
0 |
0 |
0 |
1 |
2.8 |
|
MCU |
0.5 |
0 |
0 |
0.5 |
10.8 |
|
MCA |
0.5 |
0 |
0.5 |
0 |
12.1 |
|
MCF |
0.5 |
0.5 |
0 |
0 |
13.95 |
|
MAA |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
7.25 |
|
MAU |
0 |
0.5 |
0 |
0.5 |
5.94 |
|
MFU |
0 |
0 |
0.5 |
0.5 |
4.1 |
|
MCFU |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
9.025 |
3.实验方案
砖石净浆用一个大搅拌机(4升)混合。将骨料与胶凝材料共混2 min。然后加入水和石灰浆，低速搅拌5分钟，最后在高速下搅拌1分钟，并且灰浆组合物示于表3中。将一部分灰浆模制在10cm立方体中，然后在72小时后脱模。轻轻按下该糊状物以除去任何泡泡和空隙。
3.1. 流动性
通过流动台试验测定了砂浆的流动性。净浆的组成如下：
1：水灰比=0.61(粘结剂=水泥粉煤灰)。
2：在净浆中使用的沙子如表3所示。
3：石灰浆的流量为110 毫米。:
4：矿物掺合料的用量见表3。
3.2. 粘结强度
砂浆与砖有良好的粘结和粘结能力是由其粘结强度决定的，并由将砌体单元与砂浆分离所需的力来测量。债券砂浆试验方法的强度如图1所示。采用饱和半砖，在100plusmn;5 毫米流量下配制半英寸厚的砂浆层。另一种饱和砖将ICK置于此基础上，8.0 kg质量连续2分钟。样品在95%相对湿度下固化，7、28、56和120天后测定。粘结强度以公斤为单位的力需要把砖块分开。
3.3. 抗压强度
按标准方法测定了10厘米立方体在100plusmn;5毫米流量下的抗压强度。在27plusmn;2°C和95%相对湿度条件下，对7株立方体进行浸泡。每天在石灰水中净浆120天。这些立方体在每种混合物测试前24小时进行干燥，并以6个样品的平均强度作为强度的测量标准。
表3:不同组砂浆试件的混合比例(按重量计)
|
No. |
Cement |
Lime |
Sand |
CFA |
FA |
FFA |
UFA |
MCU |
MCA |
MCF |
MAA |
MAU |
MFU |
MCFU |
|
1 |
1 |
1 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
7 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
0 |
|
10 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
0 |
|
11 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
0 |
|
12 |
0.7 |
0.5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
4.结果和讨论
4.1.流动性
图2显示了粉煤灰及其平均粒径对砂浆流动性的影响。这些试验是在水灰比为0.61的情况下进行的。结果表明，粉煤灰的加入可以提高粉煤灰的性能。砂浆的流动特性，石灰水流动性能最优。良好的工作性能最常见的原因是细粉的加入减少了用水需求。球形颗粒容易在一个花药上滚动，同时使颗粒的表面体积比(也称为滚珠轴承效应)最小化。
在图3中，这些改性复合砂浆的流量测量是用粉煤灰的平均粒径绘制的。研究发现，随着粉煤灰颗粒平均粒径的增加，粉煤灰颗粒的平均粒径值也随之增大，流量下降到一定的值，然后逐渐增加。很明显，最高流量是在平均粒径为2.8微米时，这个值再次对应于超细粉煤灰它似乎也是在平均粒径为9plusmn;3微米时，达到最低流量；这些值与这一结果似乎表明了一个最优的和一个最坏的粒径，最优在2.8微米，最差的9plusmn;3微米。
4.2. 粘结强度
水泥-石灰砂浆和改性复合砂浆的粘结强度见表4。从表4可以看出，粗粉煤灰砂浆的粘结强度有明显的提高。(粗粉煤灰)所需时间比没有粉煤灰的净浆所需的时间长得多。然而，其他改性复合砂浆的粘结强度却在不断提高。改性复合砂浆的粘结强度比无粉煤灰的砂浆快，即使在7天时，掺超细粉煤灰的改性复合砂浆的粘结强度也比无粉煤灰的高。高于对照砂浆120天改性复合砂浆的粘结强度几乎是水泥-石灰砂浆的1.5倍，即使是掺粗粉煤灰的砂浆，其粘结强度也高于水泥净浆。
表4显示了28至120天净浆的强度增益。通过控制净浆获得较高的早期粘结强度，其强度增幅为这一时期最低(22.4%)。含FFA的改性复合砂浆的粘结强度。UFA，Mau和Mfu获得较高的早期债券强度，其强度增益也较高。T型其他改性复合砂浆的早期粘结强度低于对照砂浆，但28～120天的强度增幅明显高于对照砂浆。第二种改性复合砂浆加入粗粉煤灰后，其强度在56天前最低，但在试验龄期结束时强度增加幅度最大。
粉煤灰的平均粒径对粘结强度的影响如图4所示。结果表明，粉煤灰平均粒径、粘结剂对改性复合砂浆的粘结强度有影响。随着粉煤灰粒径的减小，净浆的强度增加。但粉煤灰粒径对粘结强度的影响随试验龄期的不同而不同。在7天时期，粉煤灰粒径对粘结强度的影响较小，这可能是由于水泥在这一时期产生粘结力的主要作用。而固化28天后，粘结强度就会下降。粉煤灰的平均粒径(PD)对其影响显著。
图1. 粘结强度试验用试样
4.3.抗压强度
水泥-石灰砂浆和改性复合砂浆的抗压强度见表5。从这个表中可以看出，粗砂浆的抗压强度发展很明显。粉煤灰(粗粉煤灰)比无粉煤灰的砂浆需要更长的时间。然而，其他改性复合砂浆的抗压强度发展速度快于不含f的砂浆。飞灰，甚至在7天，与UFA改性复合砂浆的抗压强度（5号）和砂浆MFU（11号）高于控制砂浆（1号）。120天压缩改性复合砂浆的强度高于水泥-石灰砂浆。
表5显示了28至120天净浆的强度增益。通过控制净浆获得高早期抗压强度，其强度增幅最低(24.8%)。含FFA的改性复合砂浆的抗压强度。UFA，Mau、Mfu获得较高的早期抗压强度，强度增益也较高。其它改性复合砂浆的早期抗压强度均低于其他改性砂浆的早期抗压强度。灰浆强度在28～120天的提高幅度明显高于对照砂浆。为了改良复合砂浆，加入粗粉煤灰后，强度最低。56天后，其强度增加幅度最大。粉煤灰的大小对抗压强度的影响如图5所示。结果表明，粉煤灰掺量对砂浆的抗压强度影响不大。随着粉煤灰粒径的降低，砂浆的抗压强度略有提高。
图2.有无粉煤灰的净浆的流动性
图3.平均钯对砂浆流动性能的影响
图4.在不同试验龄期下，粉煤灰平均钯对改性复合材料砂浆粘结强度的影响
图5.在不同试验龄期下，改性复合材料砂浆中抗压强度随粉煤灰平均掺量的变化规律。(A)7天，(B)28天，(C)120天
表4砂浆粘结强度试验结果
|
序号 |
飞灰尺寸 |
粘接强度，kg/m2 |
强度周期28到120天，kg/m2 |
强度比 |
|||
|
7天 |
28天 |
56天 |
120天 |
||||
|
1 |
– |
0.85 |
1.25 |
1.41 |
1.53 |
0.28 |
22.4 |
|
2 |
18.8 |
0.61 |
1.10 |
1.48 |
1.68 |
0.68 |
61.8 |
|
3 |
9.1 |
0.77 |
1.29 |
1.59 |
1.98 |
0.69 |
53.5 |
|
4 |
5.4 |
0.81 |
1.55 |
1.88 |
2.15 |
0.6 |
38.7 |
|
5 |
2.8 |
0.86 |
1.70 |
1.99 |
2.21 |
0.51 |
30 |
|
6 |
10.8 |
0.76 |
1.30 |
1.64 |
1.92 |
0.62 |
47.7 |
|
7 |
12.1 |
0.73 |
1.26 |
1.53 |
1.82 |
0.56 |
44.4 |
|
8 |
13.95 |
0.68 |
1.2 |
1.49 |
1.78 |
0.58 |
48.3 |
|
9 |
7.25 |
0.79 |
1.35 |
1.65 |
2.08 |
0.73 |
54.1 |
|
10 |
5.94 |
0.82 |
1.6 |
1.8 |
2.18 |
0.58 |
36.3 |
|
11 |
4.1 |
0.84 |
1.67 |
1.9 |
2.25 |
0.58 |
34.7 |
|
12 |
9.025 |
0.8 |
1.41 |
1.72 |
2.05 |
0.64 |
45.4 |
4.4. 粘结强度与抗压强度的比较
表5砂浆抗压强度试验结果
|
No. |
Fly ash size |
Compressive strength, kg/m2 |
Strength gain from 28 to 120 days, kg/m2 |
Percent strength gain |
|||
|
7天 |
28天 |
56天 |
120天 |
||||
|
1 |
– |
15.5 |
32.7 |
37.5 |
40.8 |
8.1 |
24.8 |
|
2 |
18.8 |
12.8 |
29.8 |
36 |
48 |
18.2 |
61.1 |
|
3 |
9.1 |
14.5 |
33.2 |
39.9 |
50.5 |
17.3 |
52.1 |
|
4 |
5.4 |
15 |
34 |
41.5 |
53.2 |
19.2 |
56.4 |
|
5 |
2.8 |
15.6 |
36.4 |
42.6 |
54.7 |
18.3 |
50.3 |
|
6 |
10.8 |
14.6 |
33.5 |
40.3 |
52.4 |
18.9 |
56.4 |
|
7 |
12.1 |
14 |
33 |
38.8 |
51.7 |
18.7 |
56.7 |
|
8 |
13.95 |
13.8 |
32.6 |
37.5 |
50 |
17.4 |
53.4 |
|
9 |
7.25 |
14.6 |
33.7 |
41 |
51.9 |
18.2 |
54 |
|
10 |
5.94 |
15.2 |
34.6 |
42.5 |
52.3 |
17.7 |
51.2 |
|
11 |
4.1 |
15.6 |
35.1 |
43 |
53.6 |
18.5 |
52.7 |
|
12 |
9.025 |
14.5 |
33.6 |
40.8 |
51.7 |
18.1 |
53.9 |
为了揭示粉煤灰掺加量及其平均掺量对粘结强度和抗压强度的不同影响，本文采用粉煤灰掺量比对粘结强度和抗压强度的影响进行了研究。使用RET方程计算。RET方程给出了在相同试验龄期内掺粉煤灰砂浆强度与无粉煤灰对照砂浆强度之间的关系。大使用中的RET方程是博士Delta;R=(Ri-R0)/Ri是粉煤灰改性复合砂浆的强度（粘结强度或抗压强度）；RO是水泥-石灰砂浆的强度。不同混合物在不同的TES中的DRT年龄如图6A-c所示。
根据图6b和图c所示的测量，在120天和28天的试验年龄时，当粉煤灰的平均粒径为时，粘结强度显着地高于抗压强度。小于10微米；在7天的测试年龄，粉煤灰的平均粒径值在2～20微米时，粘结强度低于Delta;R。如图6a-c所示，粘结强度DP和抗压强度DR随着粉煤灰平均粒径的增加而降低。在相同试验条件下，粉煤灰平均掺量对粘结强度和抗压强度的影响是不同的。粉煤灰的平均粒径对粘结强度的影响大于对抗压强度的影响。
- 总 结
结果表明，掺粉煤灰，特别是掺加超细粉煤灰，可提高砂浆的流动性。粉煤灰的平均粒径随着平均粒径值的增加，砂浆流降到一定值，然后逐渐增大。在平均粒径为2.8微米时获得最高流量；最低流量是在约9plusmn;3微米是达到平均粒径。
结合强度和抗压强度结果表明，粉煤灰的置换对强度的发展有重要影响。根据调查结果，T可以结束用粉煤灰代替水泥和石灰，可显著提高高固化砂浆的长期强度。
研究结果表明，粗粉煤灰含量的砂浆虽然需要较长的时间才能达到其极限强度，但其强度可能高于粉煤灰掺量的砂浆。仅用水泥和石灰就能达到的极限强度。将粗粉煤灰与细粉煤灰和超细粉煤灰混合，可显著提高后期强度，且无显著影响。显著降低砂浆的早期强度。同时，具有粗飞灰含量的砂浆具有最高的强度增益，且控制具有最低的强度增益。
粉煤灰的平均粒径对粘结强度和抗压强度均有影响，随着平均粒径的增加，强度下降，特别是在28、56和120日龄时。飞灰其平均尺寸对粘结强度的影响大于对抗压强度的影响。
图6.在不同试验龄期下，粉煤灰的平均粒径对粘结强度比和抗压强度比的影响
6.参考文献：
- S.K. Malhotra, N.G. Dave, Investigations into the effect of addition of fly ash and burnt clay pozzolana on certain properties of cement composites, Cem. Concr. Compos. 21 (1999) 285 – 291.
- R.F. Feldman, G.G. Carette, V.M. Malhortra, Studies on of develop-ment of physical and mechanical properties of high-volume fly ash cement pastes, Cem. Concr. Compos. 21 (1990) 245 – 251.
- S. Li, D.M. Roy, A. Kumer, Quantitative determination of pozzolanas in hydrated system of cement or Ca(OH)2 with fly ash or silica fume, Cem. Concr. Res. 15 (1985) 1079 – 1086.
- D.M. Roy, P. Arjunan, M.R. Silsbee, Effect of silica fume, metakaolin, and low-calcium fly ash on chemical resistance of concrete, Cem. Concr. Res. 31 (2001) 1809 – 1813.
- ASTM 618-94a, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Nature Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete, Annual Book of ASTM Standards, vol. 04.02, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1995, pp. 304 – 306.
- Chiara F. Ferraris, Karthik H. Obla, Russell Hill, The influence of mineral admixtures on the rheology of cement paste and concrete, Cem. Concr. Res. 31 (2001) 245 – 255.
资料编号：[78231]
粉煤灰及其平均粒径对水泥复合砂浆某些工程性能的影响
Gengying Lia,*, Xiaozhong Wub
摘要：报道了掺量粉煤灰对砌筑砂浆早期工程性质和长期强度的影响的试验研究。粉煤灰的作用并研究了其平均粒径对加工性能和强度变化的影响。研究发现，粉煤灰及其平均粒径对马尾松的强度有着非常重要的影响。纽约净浆。研究发现，除掺粗粉煤灰的砂浆外，早期强度受粉煤灰替代作用的影响较小。长期力量粘结强度和抗压强度都显著增加，特别是结合了粗飞灰的砂浆的粘结强度。还发现结合强度固化28天后，随着粉煤灰平均粒径的减小，粉煤灰的粒径显著增加。但粉煤灰粒径对7天强度影响不大。复合砂浆的流动性粉煤灰代替水泥和石灰的效果明显，粉煤灰的平均掺量对其工作性有显著影响。
关键词：粉煤灰 平均粒径 砌体砂浆 工作性 粘结强度 抗压强度
1.引 言
所需的早期性能是保水性、可加工性、可塑性和附着力，使砂浆具有良好的工作性能，如易铺展、适当填充连接件等。同时还能提供防水、无裂纹、光滑的表面。在后期，强度成为支撑结构受力的主要指标。硅酸盐水泥基净浆快速硬化，达到高强度，但具有相对较差的早期性能。在复合净浆中，有一种常见的做法是将石灰与波特兰水泥混合使用。有早年的财产。然而，一旦固化和硬化发生，石灰对净浆的后期强度影响不大，因为它经过缓慢的碳化过程而硬化，即由石灰与大气中二氧化碳形成不溶性碳酸盐的化学作用。碳化过程非常缓慢，从表面向内发生。粉煤灰固井性能差。当只加水的时候[1],其反应性可被OH激活[2,3]。在普通波特兰混凝土中，由于OH含量低，火山灰反应非常缓慢。部分替换水泥-石灰砂浆中掺有粉煤灰的水泥和石灰会消耗大量的氢氧化钙(石灰)，同时由于砂浆中OH含量高，火山灰反应也会被激活。在本文的主要目的是确定在水泥-石灰砂浆中用粉煤灰代替30%的水泥和50%的石灰是否对砂浆的性能有显著的影响。
粉煤灰可以提高混凝土的耐久性，所以在混凝土中被广泛使用[4],然而。混凝土中掺加粉煤灰必须符合ASTMC618的要求，而未分类的粉煤灰则不能满足要求。由于水泥的化学活性低而被用来代替水泥[5]。如果大量未保密,飞灰可以被替换而不会对砂浆特性造成重大损害，在水泥中置换未分类的飞灰-石灰砂浆具有环境和经济的优点。其他研究的目的是确定在水泥-石灰砂浆中使用未分级粉煤灰作为替代剂是否对砂浆的性能有显著影响。
表 1 水泥和粉煤灰的理化性能
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
