燒結(jié)粉煤灰陶粒混凝土工作性能及力學(xué)性能試驗(yàn)研究

1、文章編號：1007—046X(2015)05—000卜04霪燒結(jié)粉煤灰陶?；炷凉ぷ餍阅芗傲W(xué)性能試驗(yàn)研究ExperimentalStudyofWorkabilityandMechanicalPerformanceofSinteredFlyAshAggregateConcrete孔哲，李秋義，張修勤，郭遠(yuǎn)新，謝汝朋(藍(lán)色經(jīng)濟(jì)gr程建設(shè)與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，青島理工大學(xué)，山東青島266033)摘要：通過采用粉煤灰燒結(jié)而成的陶粒作為輕集料，在

2、不同的膠凝材料體系下?lián)郊右欢康姆勖夯抑苽涮樟；炷?。系統(tǒng)研究了膠凝材料用量與粉煤灰摻量對其工作性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，膠凝材料總量為300kg／m且粉煤灰摻量為0時(shí)混凝土凈用水量達(dá)到最太，為151kg／m3；隨著膠凝材料用量及粉煤灰摻量的增加，其凈用水量逐漸減少；當(dāng)粉煤灰摻量為15％時(shí)。陶?；炷恋暮笃趶?qiáng)度達(dá)到最高，膠凝材料總量為300kg／m的28d強(qiáng)度為387MPa，相比早期強(qiáng)度增大幅度達(dá)1203％。關(guān)鍵詞：陶?；炷粒慌?/p>

3、合比；粉煤灰摻量；凈用水量；抗壓強(qiáng)度中圖分類號：TU5282文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0前言中國是以煤炭為主要能源的國家，其中76％的電力由煤炭供應(yīng)，由于燃煤產(chǎn)生的粉煤灰總堆存量已超過了10億t，而且還在以每年08億一1億t的速度增加，因此而成為世界上最大的排灰國[23]。粉煤灰存放不僅占用了大量的土地，還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[451，其中中國西部地區(qū)這一現(xiàn)狀尤為嚴(yán)重，因此粉煤灰的有效利用已成為亟待解決的問題之一【61。在我國，利用粉煤灰生產(chǎn)混凝土

4、用的輕集料是粉煤灰資源利用的發(fā)展方向之一，粉煤灰燒結(jié)陶粒是以粉煤灰為原材料，經(jīng)成球、熱加工而成的圓球形多孔輕質(zhì)集料[78]。本研究將粉煤灰作為礦物摻合料，采用陶粒全部取代天然粗集料制備陶?；炷痢０凑認(rèn)GJ51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》中的試驗(yàn)方法，測定陶?；炷涟韬衔锏膬粲盟考安煌g期的陶粒混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，研究在不同膠凝材料體系下陶粒集料和粉煤灰摻量對混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響。1試驗(yàn)原材料物理力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

5、陶粒：山西長治某陶粒廠生產(chǎn)的陶粒，使用前預(yù)濕處理，基本性能指標(biāo)見表2。河砂：符合JGJ52—2012《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求，級配良好，細(xì)度模數(shù)為24的中砂，堆積密度為1489kg／m。。粉煤灰：青島電廠產(chǎn)I級灰。外加劑：青島市某建材公司生產(chǎn)聚羧酸高效減水劑。水：自來水。表1水泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)項(xiàng)目吸水率表觀密度堆積密度05h1h3h6h／kg／kgrri指標(biāo)姜霎萎，sss。2試驗(yàn)方案水泥：山水水泥廠生產(chǎn)的PO425

6、普通硅酸鹽水泥，本試驗(yàn)中體積砂率為40％，聚羧酸高效減水劑用量基金項(xiàng)目：山東省高校優(yōu)秀科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃資助5／2015粉煤灰其凈用水量分別減少了40％、166％和212％，即隨著粉煤灰摻量的增加，陶?；炷涟韬衔锏膬粲盟繙p小。這是因?yàn)榉勖夯业拿芏刃∮谒嗟拿芏?，在膠凝材料用量相同的情況下，粉煤灰明顯增大了新拌混凝土的漿體的體積，大量的漿體填充了集料間的空隙，提高了混凝土的流動性，從而降低了混凝土拌合物的凈用水量。(2)當(dāng)陶?；炷恋姆?/p>

7、煤灰摻量一定時(shí)，隨著膠凝材料用量的增加，陶?；炷吝_(dá)到180—220mm的坍落度時(shí)所需要的凈用水量隨之減少，總體呈現(xiàn)出不同程度的下降趨勢，其中在粉煤灰摻量為0且膠凝材料總量為300kg／m時(shí)混凝土凈用水量達(dá)到最大為151kg／m，。當(dāng)膠凝材料用量依次為350kg／m3、400kg／m450kg／m、500kg／m。和550kg／m3時(shí)，其各自陶粒混凝土拌合物的最大凈用水量分別減少了3kg／m3、3kg／m3、5kg／m3、9kg／m3和

8、12kg／m，即隨著膠凝材料用量的增加，陶粒混凝土拌合物的凈用水量逐漸減小。這是因?yàn)槟z凝材料的增多會使填充集料空隙的膠凝漿體增多，漿體的潤滑作用增大了混凝土的流動性，使達(dá)到所需坍落度的凈用水量減少。32膠凝材料用量、凈水膠比和粉煤灰摻量對陶?；炷亮W(xué)性能的影響，在利用不同摻量的粉煤灰制備陶?；炷粒B(yǎng)護(hù)至一定齡期后，測其立方體抗壓強(qiáng)度，觀察試塊破壞的全過程及其斷裂面形態(tài)，可知，陶?；炷潦軌浩茐臅r(shí)一般分為以下三種情況：(1)在早期或混

9、凝土強(qiáng)度較低時(shí)，水泥砂漿的強(qiáng)度低于陶粒的強(qiáng)度，立方體試塊受壓后，只有極少部分陶粒被破壞，混凝土3d強(qiáng)度的斷裂面破壞形態(tài)，主要為界面破壞。(2)當(dāng)混凝土強(qiáng)度高于陶粒強(qiáng)度時(shí)，水泥砂漿的強(qiáng)度及彈性模量增大，立方體試塊受壓后，水泥砂漿承載較多，先被破壞，應(yīng)力重分布后，陶粒被壓壞，使整個混凝土結(jié)構(gòu)破壞，混凝土7d強(qiáng)度的斷裂面破壞形態(tài)，一部分陶粒破壞。(3)當(dāng)混凝土強(qiáng)度比陶粒強(qiáng)度大很多時(shí)，在荷載達(dá)到混凝土強(qiáng)度之前，一部分陶粒先破壞，其荷載主要依靠水

10、泥砂漿來承擔(dān)，此時(shí)，水泥砂漿的強(qiáng)度要高于混凝土的強(qiáng)度，混凝土的破壞表現(xiàn)為脆性破壞，斷裂面平整。試驗(yàn)測得的陶粒混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度的變化情況如圖2—7所示。400300譬200出10000300350400450500550膠凝材料總量／kgnl400300寶警200出10000皇趟酲蝠FA摻量回歸方程相關(guān)系數(shù)0Y=0072x一5717R=099515％Y=O049x1216R=081230％Y=0050x一6781R

11、=O98445％v=O026x一1209R=O794線性fFA=0)十線性(FA=15％)線性(FA=30％)線性(FA=45％)圖2不同粉煤灰摻量時(shí)膠凝材料用量與3d抗壓強(qiáng)度關(guān)系線性回歸FA摻量回歸方程相關(guān)系數(shù)0y：0050x~9002R：070815％Y=0056x6521R=073630％Y=0065x一37l3R=O96545％v=O047x一1262R2=0944300350400450500550膠凝材料總量／kgm_◆_線

12、性(FA=0)線性(FA=15％)線性(FA=30％)_線性(FA=45％)圖3不同粉煤灰摻量時(shí)膠凝材料用量與7d抗壓強(qiáng)度關(guān)系線性回歸300350400450500550膠凝材料總量／kgmFA摻量回歸方程相關(guān)系數(shù)0Y=0070x1085R=093815％Y=0052x2384R=095030％Y=O084x一0115R=091145％Y=O053x8153R=O917線性(FA=0)線性(FA=15％)_▲線性(FA=30％)__線性