超细粉煤灰形态对超高性能混凝土(UHPC)性能和结构的影响

本工作分别以平均粒径相近但形态分别为球形和碎片状的超细粉煤灰(UFA)替代硅灰制备超高性能混凝土(UHPC),对比研究了超细粉煤灰形态对UHPC工作性能、力学性能及其中钢纤维分布的影响,并从水化产物和微观结构等方面探究了超细粉煤灰形态对UHPC性能的影响机理。结果表明:与球形UFA相比,碎片状UFA的比表面积和需水量更大、活性更高。具体表现为,用于制备UHPC时,球形UFA可明显提高UHPC的流动度,但会使钢纤维下沉,并会轻微降低UHPC的力学性能;碎片状UFA对UHPC流动度的提高作用稍小,但可提高其抗折强度,此外,碎片状UFA具有更显著的大孔填充作用,在掺加碎片状UFA的UHPC中观察不到宏观气孔缺陷。

超细粉煤灰特性及其在混凝土中的应用研究

制备了不同细度(674、810、1126 m2/kg)的超细粉煤灰,研究了其掺量(0~25%)对水泥-超细粉煤灰胶凝材料性能的影响,分析了掺不同细度超细粉煤灰混凝土的工作性、力学性能和耐久性能。结果表明:超细粉煤灰的强度活性指数和需水量比均随着其细度的增加而增大;用0~25%的超细粉煤灰替代P·O 42.5级水泥后,胶凝材料的初凝、终凝时间分别延长了11~71 min、13~74 min;与未掺超细粉煤灰的混凝土相比,掺超细粉煤灰混凝土的坍落度提高,3 d和7 d抗压强度相差不大,28、56、90 d抗压强度均有所提高,抗碳化性能和抗硫酸盐侵蚀性能均有所提升。

蒸养温度对超细粉煤灰砂浆性能的影响研究

为探讨不同蒸养温度下超细粉煤灰(UFA)-水泥砂浆的性能,分别研究了标养200℃、蒸养500℃、600℃和700℃下20%、30%、40%三种UFA掺量对UFA-水泥砂浆的流动性和力学性能的影响,并结合化学结合水量法、热重法(TG-DTG)分析了UFA-水泥复合胶凝材料的水化和UFA的作用效应。结果表明:UFA-水泥砂浆的流动性随UFA掺量的增大而增大;相同掺量下,蒸养与标养相比提高了UFA-水泥砂浆的早期强度;相同温度下500℃和600℃蒸养UFA试件的28 d抗折和抗压强度比纯水泥组低,700℃下UFA-20%的28 d抗折和抗压强度分别为10.0 MPa和53.1 MPa达到最大且高于纯水泥组;与1 d龄期相比,28 d龄期蒸养试件中的UFA参与水化反应明显,不同掺量的平均CH含量约为标养的90%,化学结合水量和热重结果显示蒸养促进了浆体水化程度并提高了UFA颗粒的火山灰活性。

高活性超细粉煤灰的制备及其生产应用

提高粉煤灰水化反应活性主要有三种技术途径:物理磨细方法、化学激发方法以及物理方法与化学激发方法组合。水泥工厂通常是采用物理方法磨细,即机械力化学活化方法对原状粉煤灰进行超细粉磨。粉煤灰的平均粒径(中位径)D50与特征粒径X’越小,水化反应速度与水化反应活性越高。我公司采用Φ4.2m×13m管磨机制备的高活性超细粉煤灰,28d活性指数达到91.1%,比原状粉煤灰活性指数72.3%提高了18.8%,应用于水泥生产及混凝土配制,取得了显著的降本增效效果。

超细粉煤灰混凝土力学性能试验研究

超细粉煤灰具有高活性、轻质保温、低成本等优势,充分认识混凝土超细粉煤灰力学特性是规模化和资源化利用超细粉煤灰的重要前提。以山东省济南市某高层建筑为研究对象,运用室内试验方法研究不同掺入量和养护龄期对超细粉煤灰抗压强度和抗折强度的影响。结果表明,养护28d时,随着超细粉煤灰的掺入量增加,超细粉煤灰混凝土的抗压强度和抗折强度均不断降低,在掺入量大于30%时,抗压强度不能达到目标值,而劈裂抗拉强度则不受影响;养护60d和90d时,超细粉煤灰掺入量小于20%,增加超细粉煤灰的用量,可以提升超细粉煤灰混凝土的抗压强度,而超细粉煤灰掺入量增加至30%时,混凝土的抗压强度则迅速降低;在相同的超细粉煤灰掺入量条件下,随着养护龄期的增加,混凝土的抗压强度不断增加;在相同的养护龄期条件下,混凝土抗折强度随着超细粉煤灰掺量的增加呈现近幂函数的衰减趋势;在相同的超细粉煤灰掺入量条件下,混凝土抗折强度随着养护龄期的增加而增加。

超细粉煤灰的性能研究

研究了电收尘气流分选工艺收集的超细粉煤灰 (ultra fineflyash ,缩写为UFA)的物理化学性能。随着细度的增加 ,UFA的密度、烧失量、吸水率和 2 8d抗压强度比f(cu ,2 8d)随之增大 ,需水量比则随之减小。在水中UFA的zeta电位为负 ,其绝对值随细度的增加而增加 ,矿物组成却变化不大。还研究了超细粉煤灰的粒径分布和颗粒形貌特征 ,结果表明UFA具有令人满意的减水增强作用。

大掺量超细粉煤灰高强混凝土研究

本论文研究了不同掺量和不同平均粒径粉煤灰掺入对高强混凝土工作性能和力学性能的影响,并借助SEM、XRD,探讨了超细粉煤灰的掺入对混凝土微观结构及水化产物的影响。结果表明:粉煤灰细度和掺量对高强混凝土力学性能有显著的影响。将粉煤灰超细粉磨至足够细度,可在释放粉煤灰微珠内部包裹更细小球形微珠的同时,减弱非球形颗粒的形貌影响,改善混凝土拌合物的和易性。超细粉磨作用使粉煤灰比表面积大大增加,有助于粉煤灰在早期更好地发挥微集料效应,后期更好地发挥火山灰效应,从而使混凝土在早期和后期的抗压强度都显著增强。

掺超细粉煤灰活性粉末混凝土的研究

采用 52 5普通硅酸盐水泥、硅灰、超细粉煤灰、高效减水剂和标准砂等原材料及湿热养护工艺 ,可配制出抗压强度达 2 0 0MPa的活性粉末混凝土 .在掺入一定量的钢纤维后 ,活性粉末混凝土的抗压强度近 2 50MPa,抗折强度达到 45MPa.对超细粉煤灰掺量、水胶比、砂胶比和钢纤维掺量等因素于掺超细粉煤灰活性粉末混凝土抗折、抗压强度的影响进行了详细的讨论 .

复合超细粉煤灰混凝土的徐变性能

用对比实验方法系统研究了原材料组成、养护制度以及加载龄期等因素对强度等级为C50的复合超细粉煤灰(compound ultra fine fly ash,CUFA)混凝土和C50普通混凝土徐变的影响规律,并分析了相应的影响机理。结果表明:相同条件下,CUFA混凝土徐变比普通混凝土的显著降低;与碎卵石相比,用碎石能够降低CUFA混凝土的徐变度,但骨料品种对普通混凝土的徐变度影响不明显。养护制度对CUFA混凝土的徐变度有较大影响,蒸汽养护条件下CUFA混凝土的徐变度显著降低。适量CUFA的掺入对蒸汽养护混凝土微观结构的改善作用较标准条件养护的混凝土更加显著,较大幅度地降低了混凝土的干燥徐变。CUFA混凝土的徐变度无论是在10d还是28d加载,其徐变度约在持荷60～90d后趋于稳定。

不同细度超细粉煤灰对砂浆及混凝土性能影响的研究

研究了经超细粉磨制备的三种不同细度的超细粉煤灰的基本性能,以及掺入这三种不同细度超细粉煤灰的水泥胶砂和混凝土试样的力学性能和混凝土拌合物的工作性能。结果表明,超细粉煤灰的活性随其细度的增加而提高。掺入超细粉煤灰可以有效改善混凝土拌合物的工作性能、胶砂试件和混凝土试件的力学性能,且超细粉煤灰的细度越细改善作用越明显。不使用硅灰,仅用超细粉煤灰和减水剂也可以配制出C80的高强混凝土。微观孔结构分析表明,掺入平均粒径为4μm的超细粉煤灰的混凝土小于20 nm的无害孔的孔体积明显大于掺入其他两种超细粉煤灰(2μm、6μm)的混凝土,这与CUFA4试样力学性能最佳的宏观试验结果一致。

蒸养超细粉煤灰高性能混凝土性能试验研究

研究蒸养条件下超细粉煤灰高性能混凝土的强度、弹性模量和应力-应变行为以及体积稳定性和耐久性能,结合微观测试手段,探讨超细粉煤灰在蒸养条件下的作用效应及其机制.试验结果表明,超细粉煤灰能显著提高混凝土的蒸养适应性,蒸养超细粉煤灰高性能混凝土的后期强度、弹性模量具有较好的增长率.与普通蒸养混凝土相比,蒸养超细粉煤灰高性能混凝土的脆性降低,塑性变形能力明显增强,干燥收缩明显降低,且抗氯离子渗透性能显著提高.超细粉煤灰可改善蒸养条件下混凝土的内部水化产物组成及其孔结构,降低混凝土的孔隙率,提高混凝土耐久性.

超细粉煤灰对高性能混凝土耐久性影响研究

研究了由电收尘气流分选工艺收集的超细粉煤灰对高性能混凝土耐久性能的影响.试验结果表明:超细粉煤灰提高了高性能混凝土的抗冻性和抗渗性,掺UFA的高性能混凝土其单位面积磨损量均有不同程度的降低并具有优良的护筋性.超细粉煤灰可以改善高性能混凝土的抗硫酸盐侵蚀性,提高混凝土的耐久性.

超细粉煤灰高性能混凝土的力学性能

研究了由电收尘气流分选工艺收集的超细粉煤灰对高性能混凝土力学性能的影响;采用多元回归分析方法研究了影响超细粉煤灰高性能混凝土不同龄期抗压强度、劈裂抗拉强度的因素.试验结果表明:超细粉煤灰的掺入改善了混凝土的力学性能,并使混凝土的长期抗压强度稳定增长.与同强度等级的普通混凝土相比,超细粉煤灰高性能混凝土的钢筋握裹力有所提高,干缩和徐变降低,而抗剪强度则与之接近,应力-应变曲线与之类似.

超细粉煤灰吸附Cr^6＋机理和动力学

以陕西渭河电厂粉煤灰(WFA),灞桥热电厂粉煤灰(BFA)和西郊热电厂粉煤灰(XFA)为原料,经球磨分级得到超细粉煤灰WUFA,BUFA和XUFA.研究了粉煤灰与超细粉煤灰对Cr6+的吸附机理.结果表明,3种超细粉煤灰对Cr6+的吸附性能有一定的差别,其顺序为:WU-FA>BUFA>XUFA,影响吸附的因素为粉煤灰中的Al2O3含量.超细粉煤灰在25,35和45℃对Cr6+的吸附均符合Langmuir吸附等温式.超细粉煤灰对Cr6+吸附的ΔG0和ΔH0为均负值,吸附为自发放热过程.与原粉煤灰相比,吸附时间为150 min时,WUFA,BUFA和XUFA对Cr6+的吸附量分别提高43.27%,11.14%和28.69%.原粉煤灰和超细粉煤灰对Cr6+的吸附均符合二级吸附动力学模型.

掺超细粉煤灰高性能混凝土应力-应变全曲线试验研究

对5组132块C60～C80掺超细粉煤灰高性能混凝土试件和2组33块C50～C60普通混凝土试件进行单轴受压试验,测得了其应力应变全曲线并进行了理论分析和比较.给出了掺超细粉煤灰高性能混凝土棱柱体强度、峰值应变、弹性模量与立方体强度的关系,并与普通混凝土进行了对比.掺超细粉煤灰高性能混凝土应力应变全曲线与普通高强混凝土相似;给出了适用于不同强度等级粉煤灰高性能混凝土的受压应力应变全曲线统一数学表达式,其理论曲线与试验曲线吻合较好.

超细粉煤灰对水泥与高效减水剂相容性的影响

利用电厂低品位热能为动力,对低等级粉煤灰进行粉碎,通过对掺高效减水剂的水泥净浆流动度及流动度损失的测定,研究不同细度的磨细灰对水泥与高效减水剂相容性的影响。采用Zeta电位试验分析了超细粉煤灰细度对水泥浆体带电性能的影响。试验结果表明:超细粉煤灰对水泥和高效减水剂的相容性有明显的改善作用;粉煤灰细度越小效果越好,但过度细化会对相容性产生负面效应。不同细度的粉煤灰在去离子水中的Zeta电位值不同,粉煤灰所带电荷的绝对值越大,分散均化能力越强。

复合超细粉煤灰与特种混凝土技术的开发与应用

研究了电收尘气流分选工艺收集的超细粉煤灰 (Ultra -fineFlyAsh ,即UFA)的物理化学性能和作用效应。随着细度的增加 ,UFA的密度、烧失量、吸水率和 2 8d强度比随之增大 ,需水量比则随之减小。在水中UFA的zeta电位为负 ,其绝对值随细度的增加而增加 ,矿物组成变化不大。研究了超细粉煤灰的粒径分布和颗粒形貌特征 ,结果表明UFA具有令人满意的减水增强作用。在早期UFA对强度的贡献主要由密实填充和微集料效应提供 ,14d后火山灰效应开始发挥作用。所开发的UFA系列产品性能优异 ,均达到了Q/DBAA 0 0 1 2 0 0 2的要求 ,并在预应力钢筋混凝土桥梁 ,道路高性能化混凝土。

钢渣和超细粉煤灰在高强混凝土中的应用

通过在高强混凝土中加入不同掺量的钢渣和超细粉煤灰,研究了钢渣和超细粉煤灰对高强混凝土工作性能、抗压性能、绝热温升、自生收缩、抗碳化性能及氯离子渗透性能的影响。实验结果表明:掺入钢渣和超细粉煤灰会略降低高强混凝土流动性,对高强混凝土的抗碳化性能无明显影响,但能够降低其绝热温升和自生收缩,并能够提高其后期强度及抗氯离子渗透性能。

掺超细粉煤灰高性能混凝土Ⅲ型轨枕的力学性能试验研究

对掺超细粉煤灰的HPC Ⅲ型轨枕和普通C Ⅲ型轨枕的力学性能,如枕中和枕下截面的抗裂、极限承载力、轨枕端部局压和轨枕的疲劳性能进行了对比试验研究。试验表明,各种龄期HPC Ⅲ型轨枕与C Ⅲ型轨枕枕中和枕下的开裂荷载与极限承载力均比较接近,满足标准的要求。还对轨枕端部进行了非线性有限元分析,分析很好地验证了试验结果,分析与试验结果均表明,轨枕端头局压破坏为主拉劈裂破坏,试验实测的超细粉煤灰HPC Ⅲ型轨枕端部局压的极限承载力远大于锚固板设计最大张拉预应力,有较大的安全储备。HPC Ⅲ型轨枕的疲劳性能与C Ⅲ型轨枕的相近,HPC Ⅲ型轨枕的疲劳残余裂缝宽度略小于C Ⅲ型轨枕。

超细粉煤灰基成型吸附剂的动态吸附实验

以粉煤灰为原料制备成型吸附剂,对水溶液中亚甲基蓝和Cr6+进行动态吸附研究,绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式Ct=1 A+1(-t/At02)p+A2。结果表明,初始浓度C0=25 mg/L,填料高度不同时,达到穿透点的时间随填料高度的增加而增加;填料高度h=200 mm,初始浓度不同时,达到穿透点的时间随初始浓度的增加而减小;该吸附剂对有机染料和重金属离子均有较好的吸附性能;穿透曲线通式的回归线性相关系数表明,该通式可很好地反映超细粉煤灰成型吸附剂的动态吸附过程。