粉煤灰與石粉對硅酸鹽水泥強(qiáng)度的影響論文
引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)占領(lǐng)主流地位，對水泥的需求也日益增多，如何降低水泥生產(chǎn)成本和提高其性能成了炙手可熱的課題。與此同時(shí)，生產(chǎn)水泥時(shí)所產(chǎn)生的污染對環(huán)境造成的影響也不容小覷，不僅與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略路線不相符合，也阻礙了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步。礦物摻和料是水泥的重要組成部分，在水泥凈漿、砂漿或混凝土拌制前或拌制后過程中加入，可以減少水泥用量，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染;并且可以改善新拌和硬化混凝土性能的礦物類物質(zhì)。另一方面,隨著社會(huì)工業(yè)化的進(jìn)程,城市中產(chǎn)生了許多工業(yè)廢棄物，因其無法被自然消化故占用了大量土地來堆放，既影響城市美觀又污染周遭環(huán)境。所以應(yīng)該變廢為寶，合理利用這些固體廢棄物，將其轉(zhuǎn)化為水泥性能調(diào)節(jié)材料，即作為礦物摻和料來實(shí)現(xiàn)其隱藏價(jià)值。而在研究礦物摻和料時(shí)，除卻單摻外，更應(yīng)考慮多組分復(fù)合外摻料對水泥性能方面的影響。水泥的強(qiáng)度是指其抵抗破壞與斷裂的能力，在評定水泥質(zhì)量的過程中，強(qiáng)度是重要的指標(biāo)之一。因此，本次實(shí)驗(yàn)研究單摻粉煤灰和粉煤灰與石粉互摻對水泥強(qiáng)度的影響，更好地發(fā)揮摻和料對水泥結(jié)構(gòu)性能的改善作用。
1 原材料及試驗(yàn)方法
1.1 原材料
本次試驗(yàn)選用具有強(qiáng)度高、耐磨性較好的海螺牌P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級磨細(xì)粉煤灰、石粉、普通自來水。
1.2 試驗(yàn)主要儀器
水泥膠砂攪拌機(jī)、水泥試模(由三個(gè)可拆裝的三聯(lián)槽模組成，內(nèi)腔尺寸40 mm×40 mm×160mm)、振實(shí)臺、水泥抗折試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、天平、量筒、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱等。
1.3 試驗(yàn)方法
本試驗(yàn)參照GB/T17671- 1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，按照上述配合比制備水泥凈漿，倒入攪拌鍋干拌30s后加入水慢攪60s 后再快攪60s。將攪拌好的水泥凈漿倒入模具，固定在振實(shí)臺上，振實(shí)60 次后卸下試模，標(biāo)記后放入溫度為(20±1)℃的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)。養(yǎng)護(hù)24h 后脫模，標(biāo)記好后放入水溫為(20±1)℃的水槽中養(yǎng)護(hù)。
在養(yǎng)護(hù)至3d、7d、28d 時(shí)測試試件的強(qiáng)度。先進(jìn)行抗折試驗(yàn)，將試件的一個(gè)側(cè)面放在抗折試驗(yàn)機(jī)的支撐圓柱上，受壓面為試件成型時(shí)的兩個(gè)側(cè)面，夾緊固定好試件后接通開關(guān)，抗折機(jī)以60N/s 均勻施加荷載，直到試件折斷，記錄抗折破壞荷載�？拐墼囼�(yàn)后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，先將試件擦拭干凈，以成型時(shí)側(cè)面為上下受壓面，試件中心與壓力機(jī)幾何對中，加荷速度為2.4kN/s 加載，直至試件破壞，記錄數(shù)據(jù)。
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
隨著齡期的增長，試件的抗折強(qiáng)度也隨之增大。A1、A2、A3 組試件的強(qiáng)度相近，當(dāng)齡期為28d 時(shí)，A3 組粉煤灰摻量為20%的試件抗折強(qiáng)度達(dá)到最高;而由A3、A4 組可看出，當(dāng)粉煤灰摻量大于20%時(shí)，水泥試件抗折強(qiáng)度成明顯下降趨勢。從圖2 來看，試件的抗折強(qiáng)度隨著礦粉比例的增加總體呈下降趨勢從B1 組實(shí)驗(yàn)可得，粉煤灰與石粉比例為7∶3 時(shí)水泥抗折強(qiáng)度最高�？砂l(fā)現(xiàn)當(dāng)齡期達(dá)到28d 時(shí)，粉煤灰復(fù)摻石粉的水泥試件抗折強(qiáng)度普遍比單摻粉煤灰的試件強(qiáng)度來得要高。針對A4 與B4 組別分析單摻粉煤灰與單摻石粉對水泥試件抗折強(qiáng)度的影響可發(fā)現(xiàn)，兩組試件的'抗折強(qiáng)度都是先增大，再減小，后又增大但上升趨勢明顯比之早期要來的遜色。
前期試件的抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰摻量的增加主要呈增大趨勢，由A3 組數(shù)據(jù)看出當(dāng)粉煤灰摻量為20%時(shí)試件的早期抗壓強(qiáng)度增長的最快。但隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間越來越長，粉煤灰摻量的增多反而抑制了水泥抗壓強(qiáng)度的發(fā)展。A1 組不摻粉煤灰的試件抗壓強(qiáng)度增長趨勢顯著提高，超越了其他三組不同摻量粉煤灰的試件，在28d 時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最高。隨著石粉比例的增大，水泥試件的抗壓強(qiáng)度逐漸降低且普遍比單摻粉煤灰時(shí)低，由B1 組數(shù)據(jù)可得，當(dāng)粉煤灰與石粉比例為7∶3 時(shí)，試件的抗壓強(qiáng)度最高。分析A4 與B4 組試驗(yàn)可得，單摻粉煤灰時(shí)水泥試件的抗壓強(qiáng)度總體呈增長狀態(tài)，而單摻礦粉時(shí)試件的抗壓強(qiáng)度先增大后降低復(fù)又增大，其28d 時(shí)試件的抗壓強(qiáng)度小于單摻粉煤灰時(shí)的強(qiáng)度。
由以上圖表可得，單摻粉煤灰的水泥抗折強(qiáng)度比加入石粉的水泥來的低，且過多加入摻和料會(huì)導(dǎo)致試件的強(qiáng)度不增反減。而水泥試件的早期抗壓強(qiáng)度隨著礦物摻和料的增加而增大，但隨著齡期增長，試件的強(qiáng)度發(fā)展趨勢將與摻入粉煤灰的含量成反比;而復(fù)摻入不同比例石粉的水泥抗壓強(qiáng)度發(fā)展趨勢差別不大，但總體強(qiáng)度比之單摻粉煤灰時(shí)的水泥試件要來的低。
因?yàn)榉勖夯遗c石粉的機(jī)理不同，復(fù)摻時(shí)或有相互限制，故不同比例摻量在不同齡期時(shí)對水泥強(qiáng)度的影響也不盡相同[2]。而粉煤灰在齡期達(dá)到90d 以后，其活性成分才逐漸溶解釋放出來，此時(shí)發(fā)生的火山灰效應(yīng)才能有效提高水泥后期的強(qiáng)度和彈性模量。在水泥中加入石粉，因其均化不易受控制兼流動(dòng)性較強(qiáng)，可能導(dǎo)致?lián)胶土显谒嘀蟹植疾痪鶆�，造成水泥�?qiáng)度波動(dòng)。由試驗(yàn)可得，摻入石粉對水泥早期強(qiáng)度更為有利，且隨齡期增加及石粉比例增大對水泥的強(qiáng)度影響逐漸削弱甚至起到抑制作用。所以試驗(yàn)時(shí)控制好給料對制成水泥的性能也有幫助。
3 結(jié)論
(1)單摻粉煤灰對水泥的早期強(qiáng)度影響不大，控制好用量對提高水泥的抗壓強(qiáng)度有很大幫助。
(2)粉煤灰與石粉互摻可以增大水泥的強(qiáng)度，但相同礦物摻和比例下隨著石粉含量的增加，對水泥試件的強(qiáng)度影響逐漸削弱。
(3) 多摻礦物摻和料需注意不同摻和料之間的比例，否則效果比之單摻摻和料要來得遜色。
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