高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用研究

高掺量粉煤灰水泥混凝土是目前建筑工程中常见的材料类型,其主要利用粉煤灰替代部分水泥掺入混凝土,以降低混凝土水化热,改善其和易性,在整体上提升混凝土后期强度,从而在实践中取得理想经济效益。基于此,文章围绕高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用展开研究,分别阐述了高掺量粉煤灰水泥混凝土的内涵、性能优势及作用机理,并结合已有研究,进一步探讨了高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用要点、具体应用策略及注意事项,旨在发挥高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用价值,改善传统混凝土的不足之处,满足不同工程建设的实际需要,进而为相关工程项目提供有效参考。

粉煤灰水泥的水化动力学

研究了粉煤灰水泥中粉煤灰和水泥熟料的水化过程动力学；讨论了这两种反应的动力学常数对系统性质的影响。提出为了改善粉煤灰水泥的性质，必须同时促进粉煤灰的火山灰反应和水泥熟料的水化反应。对粉煤灰同时采用机械活化和化学活化可以获得满意的结果。

改善粉煤灰水泥早期性能的两个措施

粉煤灰水泥的水化过程包括水泥熟料的水化反应和粉煤灰的活性组份与Ｃａ（ＯＨ）２的火山灰反应两类不同的反应，因而促进粉煤灰水泥水化的作用方式也有两类．当粉煤灰掺量较大时，采取促进粉煤灰的火山灰反应的措施效果较显著，且后期效果比早期效果显著；在粉煤灰掺量较小时采取促进水泥熟料水化反应的措施，对粉煤灰水泥的作用较为显著．根据这些特征，对两种激发剂及机械磨细对改善粉煤灰水泥性能的作用进行了理论分析．各种促进作用的有效组合方式应该同时考虑对水泥熟料水化反应和对粉煤灰的火山灰反应的作用．

氧化石墨烯对粉煤灰水泥的水化和力学性能的影响

本文通过改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用傅里叶红外光谱(FTIR)表征GO,利用X-射线衍射(XRD)、水化热和SEM研究GO对粉煤灰水泥的水化和力学性能的影响。结果表明:GO的掺入提高了粉煤灰水泥砂浆的抗折和抗压强度,GO提高了粉煤灰水泥水化速率和能改善粉煤灰水泥浆体的微观结构。

石灰-石膏-粉煤灰水泥浆体的水化机理研究

通过增钙法对粉煤灰水泥浆体的凝结时间、水化放热和力学性能的测定,以及采用差示-热重分析、扫描电镜、X射线衍射,研究了在有石灰、石膏时不同掺量粉煤灰水泥浆体的水化机理。结果表明:早期水化性能弱,后期持久。随粉煤灰掺量增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,高掺超过40%时龄期强度下降明显;早期水化产物主要为:大量的水化硅酸钙凝胶(C-S-H),未水化的硅酸钙(C3S、C2S),少量的钙矾石(AFt、AFm)和氢氧化钙Ca(OH)2,后期在石灰-石膏的活性效应和填充效应的激发下,水化产物主要为:Ca(OH)2、AFm。Ca(OH)2与AFm及少量的C-S-H填充在水泥孔隙中且相互交联,改善了粉煤灰水泥浆体强度。

高掺量粉煤灰水泥制备方法及其力学性能分析

为了实现粉煤灰的综合利用,采用对比试验法,分别选取质量分数50%和60%的2种粉煤灰掺入量制备水泥,利用晶核素诱导和促进粉煤灰水化反应技术,研究了粉磨时间、粉煤灰掺量和晶核素对所制备的粉煤灰水泥力学性能的影响。结果表明,对于高掺量粉煤灰水泥,粉煤灰细度与粉煤灰掺量对水泥早龄期强度影响较大,而对后期强度的影响逐渐减小;在粉磨时间90 min,晶核素加入量为3%,掺加50%粉煤灰的水泥试样最高达到了国标42.5R粉煤灰水泥的标准,掺加60%粉煤灰的水泥试样则最高达到了国标32.5R粉煤灰水泥标准。

公路粉煤灰水泥水化产物及机理的研究

本文采用了X ray衍射、扫描电镜、孔结构分析等多种测试方法对公路粉煤灰水泥的水化产物及水化机理进行了研究。实验结果表明 ,公路粉煤灰水泥的主要水化产物为C -S -H凝胶、钙矾石及少量的Ca(OH) 2 。C -S -H凝胶的Ca/Si比较低 ,并固溶了大量的Al3 + 、Fe3 + 、K+ 、Na+ 等。Ca(OH) 2 含量较低 ,并在水化 7天后呈降低的趋势 ,而化学结合水则逐渐增加。水泥石的总空隙率随着水化龄期的延长而逐渐降低 ,大于 10 0 0 的大孔体积率较低 ,而小于 5 0 0 的微孔及凝胶孔体积率较高。大量的针棒状AFt晶体与C -S -H凝胶相互连接 ,使得结构致密 。

纳米TiO_2对粉煤灰水泥体系物理力学性能的影响

研究了纳米TiO_2(NT)对粉煤灰(FA)水泥基材料(粉煤灰20%,40%等量取代水泥)物理力学性能的影响。首先测试了不同NT含量的FA水泥砂浆的流动度和净浆的凝结时间,然后测试了3,7,28和90d水泥砂浆的抗压强度。研究结果显示,NT的掺入可以加速初凝和终凝,降低流动度,FA具有相反的作用。NT可显著提高砂浆的早期抗压强度而对后期强度发展不利。然而,FA对后期强度发展的积极作用可以弥补NT的不利影响,最佳NT和FA掺量分别为3%和20%。接着通过XRD和SEM研究了NT对FA水泥基材料性能改善的机理。结果表明,掺入NT有助于水化产物的生成和沉淀。此外,在强度发展的过程中,NT可加速CH的消耗并提高FA的火山灰反应程度,形成更多的C-S-H,并且NT还可改善FA水泥砂浆的界面过渡区(ITZ)。

改性三乙醇胺助磨剂对粉煤灰水泥的助磨性能

有机助磨剂是提高水泥粉磨效率，促进水泥工业节能降耗的一个重要措施，为改善传统三乙醇胺助磨剂的助磨瓶颈和成本问题，采用冰醋酸对三乙醇胺进行酯化改性，研究了改性三乙醇胺（TEA-E）助磨剂对不同配比粉煤灰水泥的助磨效果，并分析了助磨机理。结果表明：TEA-E助磨剂对粉煤灰水泥的助磨效果优于三乙醇胺，可降低粉煤灰水泥休止角3°以上，使水泥3-32μm范围的颗粒含量提高率达10%以上，起到提高粉体流动性及颗粒均匀性，优化颗粒级配等显著作用。

高掺量粉煤灰水泥制备与性能研究

采用活化处理和外加剂改性的方法,制成了掺量为40%～55%(体积分数,下同)的粉煤灰水泥,性能满足GB1344-1999规定的32.5～42.5粉煤灰水泥指标。重点讨论了粉煤灰粒度和石膏种类对水泥性能的影响,最终确立采用粒度为d_(90)≤38μm的粉煤灰,以及二水石膏与无水石膏的混合石膏的处理工艺。

粉煤灰水泥的护筋性探讨

在使用粉煤灰水泥时,常常担心粉煤灰水泥因二次水化反应消耗掉水泥水化产物中的Ca(OH)2,使粉煤灰水泥的护筋性欠佳.通过测试掺入粉煤灰的水泥水化28d的pH值,可以看出即使是粉煤灰掺量在70%时,其水化28d的pH值也大于11.5,不会导致粉煤灰水泥的碱度过低,影响其护筋性.采用浸烘循环法直接测试粉煤灰水泥在粉煤灰掺量为50%、60%时的护筋性,经过30次的循环,胶砂试件中钢筋的失重率与硅酸盐水泥处于同一水平.试验结果表明,粉煤灰水泥具有良好的护筋性.

高温蒸养对粉煤灰水泥基材料水化产物结构的影响

运用基本力学及导热系数测定实验系统对高温蒸养作用后的粉煤灰水泥基材料的抗压强度和热导率进行了试验研究,并借助于X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对水化产物的微观结构对其宏观性能的决定性机理进行了分析。结果表明:随蒸养温度的增加,粉煤灰水泥基材料的强度和保温性能均增强。钙矾石(AFt)转变为单硫型水化硫铝酸钙(AFm),粉煤灰释放珠状的铝、硅成分形成莫来石,水化产物失水后重新结合,晶相、晶形稳定性增强是蒸养后强度及保温性能增强的主要原因。

几种水泥助磨剂对粉煤灰水泥性能的影响

本文就三种水泥助磨剂一三乙醇胺、三异丙醇胺和自制助磨剂对粉煤灰水泥性能的影响进行了实验探讨，对生产实践提供了参考。实验分别将三乙醇胺（TEA）、三异丙醇胺（TIPA）及实验室自制的自制助磨剂以0．03％～0．08％的不同比例添加到粉煤灰水泥中，通过胶砂实验测试水泥强度并结合XRD和SEM表征，分析三乙醇胺，三异丙醇胺和实验室自制助磨剂对水泥水化过程的影响。结果表明：三种助磨剂都对粉煤灰水泥有很好的增强作用，TEA增强主要表现在后期28d，胶砂实验的水泥试块抗压强度提高了26．8％到33．4％；TIPA增强作用主要表现在前期3d，胶砂实验的水泥试块抗压强度提高了7．1％到22．2％；自制助磨剂早期3d和后期28d增强效果都明显，胶砂实验的水泥试块3d抗压强度提高了4．6％到8．6％，28d强度提高了24．4％到30．4％。XRD和SEM研究显示各助磨剂增强机理并不一样。

煅烧硬石膏激发粉煤灰水泥活性影响因素的探讨

讨论了锻烧硬石膏激发粉煤灰水泥活性的主要影响因素，就嫩烧温度、保温时间、股烧硬石膏的掺入量、矿渣和粉煤灰的混合掺入、外加剂等因素进行了研究。

粉煤灰水泥注浆材料的微观结构研究

利用环境扫描电镜ESEM、XRD衍射与MIP孔结构分析技术,对粉煤灰水泥注浆材料的微观结构形成趋势及特征进行了分析。结果表明:粉煤灰-水泥注浆材料体系的早期结构形成主要是水泥水化的结果;随水固比的降低,粉煤灰水泥注浆材料体系中CH的生成量呈增加的趋势;随着水固比的降低,注浆材料中的孔呈现出大孔减少、小孔增加且最可几孔径降低等孔结构细化的趋势。

粉煤灰水泥浆体的分形结构研究

简要介绍了用Ｘ射线小角散射分析技术测定多孔固体材料中气孔固体界面分形维数的理论，并将这一理论用于测定粉煤灰水泥浆体的分形结构．实验结果表明，粉煤灰水泥浆体具有面分形结构特征．此外，对分形维数与抗压强度的关系也进行了探讨．

高掺量粉煤灰水泥的研究

本文通过试验,研究了复合激发剂、石膏、粉磨细度等对粉煤灰水泥强度性能的影响。结果表明,选用适当的复合激发剂,并相应地提高粉磨细度,可以明显地提高粉煤灰水泥的强度,尤其是早期强度。从而达到提高粉煤灰水泥中粉煤灰掺量的目的。

外加剂对粉煤灰水泥胶砂强度影响的研究及工艺条件确定

采用正交实验法探讨掺入外加剂后各因素对粉煤灰水泥胶砂强度的影响,确定水泥胶砂强度性能最佳的工艺条件并分析其微观结构。结果表明:对粉煤灰水泥胶砂试样3 d抗压强度的影响从大到小的次序为激发剂品种、粉磨时间、助磨剂品种、激发剂掺量、助磨剂掺量;对粉煤灰水泥胶砂试样28 d抗压强度的影响从大到小的次序为激发剂品种、粉磨时间、助磨剂品种、助磨剂掺量、激发剂掺量。正交实验法确定的粉煤灰水泥胶砂试样的最佳工艺条件为:激发剂选用NaCl、其掺量为1%,助磨剂选用乙二醇、其掺量为0.06%、粉磨时间为15 min。

粉煤灰水泥堆积效应与其抗压强度的关系

将粉煤灰粉磨后,以不同比例与一定细度水泥配合,制成一系列粉煤灰水泥粉体.根据Dinger-Funk数学模型得出粉煤灰水泥粉体最佳颗粒群分布即最紧密堆积颗粒群分布.通过水泥与粉煤灰激光粒度检测结果计算粉煤灰水泥粉体实际颗粒群分布.运用灰色关联分析原理考察粉煤灰水泥粉体实际颗粒群分布与最紧密堆积颗粒群分布的相关性,同时测定粉煤灰水泥标准稠度用水量以及胶砂抗压强度.结果证明:当粉煤灰水泥粉体实际颗粒群分布与最紧密堆积颗粒群分布关联度较高时,相应粉煤灰水泥标准稠度用水量增加较少,胶砂抗压强度发展较理想.

掺木钙-碳酸氢钠的粉煤灰水泥水化放热的研究

通过水化热,SEM,DTA等测试方法研究了木质素磺酸钙(CL)-碳酸氢钠(SB)复合外加刺对粉煤灰水泥 水化放热的影响及机理。实验表明并非所有的掺木质素磺酸盐-碱金属碳酸盐复合外加剂的水泥水化放热曲线都出 现双诱导期,双诱导期的出现与外加剂的掺量有关。