超细粉煤灰对混凝土水化热及物理力学性能的影响_王武锁.pdf
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1、试验研究Experimental Research33总163期 2023.01 混凝土世界引言随着工业化的快速发展,我国混凝土产量的年增长率达到6%8%,碳排放也随之增长1。随着国家3060双碳目标的提出,“低碳混凝土”将在国家“双碳”推动的历史性进程中,成为建材产业的一个重要引擎和推手。低碳混凝土的最主要技术路线就是在混凝土中少用水泥,大量地使用矿物掺合料代替水泥。粉煤灰以产量大、价格低廉的优势常作为掺合料用于水泥和混凝土行业,但由于其早期水化活性低,限制了其在市场中更为广泛的应用2。为提高粉煤灰活性以及其他方面的性能,研究人员对其进行机械研磨,得到了减水效果、耐久性和活性均高于粉煤灰的超
2、细粉煤灰3-4。Ravina5研究发现,当粗颗粒的粉煤灰被较细颗粒取代时,砂浆具有较高的抗压强度,表明适当减小粉煤灰颗粒尺寸有利于提升混凝土的性能。丛树民等6将粉煤灰与细磨后的粉煤灰进行对比,结果表明,掺入细颗粒粉煤灰的混凝土,能够更好的保水且很大程度上控制了混凝土泌水的发生,同时细颗粒粉煤灰的混凝土有着更好的流动性以及对应的坍落度。因此,本文首先对超细粉煤灰的性能进行探讨,利用超细粉煤灰取代粉煤灰,研究了不同取代量对混凝土的水化性能和物理力学性能的影响,为超细粉煤灰在今后混凝土中的应用提供参考。1 材料与方法1.1 试验材料水泥(OPC):冀东PO 42.5水泥。粉煤灰(F):大唐盛龙生产的
3、级粉煤灰。超细粉(UFA):渭电生产的磨细级灰。细集料:胶砂试验所用砂为标准砂,混凝土所用砂为天然中砂,细度模数2.6。粗集料:采用525mm连续级配碎石。减水剂:采用聚羧酸减水剂,减水率可达25%。拌合及养护用水:自来水。超细粉煤灰对混凝土水化热及物理力学性能的影响王武锁1,2王欢1宋心1赵世冉2袁倩男2任双倩2张强2徐潇21.陕西秦汉恒盛新型建材科技股份有限公司 陕西 西咸新区 7120002.陕西恒盛混凝土有限公司 陕西 西安 710068摘 要:研究了超细粉煤灰(UFA)取代粉煤灰(F)对C50混凝土的水化性能、流动性及力学性能的影响。结果表明:当超细粉煤灰取代部分粉煤灰时,胶凝材料水
4、化放热减小、水化速率变缓,当UFA取代F的质量分数为50%时,其水化放热最小且第二放热峰推迟出现;当UFA的取代量小于50%时,混凝土的流动性会随着UFA取代量的增加而显著改善;随着UFA取代量的增加,混凝土的抗压强度增大。关键词:超细粉煤灰;水化热;流动性;强度Effect of Ultra-fine Fly Ash on Hydration Heat and Physical and Mechanical Properties of ConcreteAbstract:The effects of ultra-fine fly ash(UFA)instead of fly ash(F)on
5、the hydration properties,fluidity and mechanical properties of C50 concrete were studied.The results show that when the ultra-fine fly ash replaces part of the fly ash,the hydration exotherm of the cementitious material decreases and the hydration rate slows down.When the mass fraction of UFA replac
6、es F is 50%,the hydration exotherm is minimum and the time of the second exothermic peak is delayed;when the substitution amount of UFA is less than 50%,the fluidity of concrete will be significantly improved with the increase of UFA substitution amount;with the increase of UFA substitution amount,t
7、he compressive strength of concrete increase.Key words:Ultra-fine fly ash;heat of hydration;mobility;strength收稿日期:2022-9-21第一作者:王武锁,1966年生,中级经济师,E-mail:试验研究Experimental Research34CHINA CONCRETE 2023.01 NO.163试验所用材料的主要化学组成见表1,其他性能指标见表2。1.2 材料粒度分布使用Bettersize2600型激光粒度分析仪测试原材料的粒度分布,如图1所示。由图1可知,水泥和粉煤灰的的
8、粒径分布特征相似,粒径均集中分布在175m之间,其中水泥的中位粒径(D50)为14.77m,粉煤灰的中位粒径(D50)为20.42m;而超细粉煤灰的粒径主要集中在10.2m以下,中位粒径(D50)为5.17m1。1.3 配合比设计根据JGJ 552011 普通混凝土配合比设计规程设计规范要求,进行了C50混凝土配合比计算,其中水泥占70%(质量分数),矿物掺合料占30%,并且超细粉与粉煤灰分别以73、64、55、46、37比例两两复掺,具体混凝土配合比见表3。水化热采用砂浆试验,使用Pts-12s型水泥水化热测定仪对胶材水化热进行测试,试验胶砂比为1 3,水胶比固定为0.5,具体试验方案见表4
9、。1.4 试验方法按照GB/T 129592008水泥水化热测定方法中的直接法测试水化热;按照GB/T 500802016普通混凝土拌合物性能试验方法标准测试混凝土的工作性能;按照GB/T 500812019混凝土物理力学性能试验方法标准测试混凝土的力学性能。2 结果与讨论2.1 水化热性能分析图2为胶凝材料水化放热和水化速率曲线。由图2(a)可知,单掺粉煤灰或单掺超细粉煤灰的水化热最高,随着UFA取代量的提高,水化放热量呈现出先减小后增大的趋势,当超细粉煤灰取代粉煤灰50%时其水化热最低,7d时,比单掺粉煤灰降低了258J/g,比单掺超细粉煤灰降低了292J/g;由图2(b)(d)可知,第一
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