纤维对高钙粉煤灰混凝土膨胀抑制作用研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 2期 ( 总 第 2 9 2期 ) 混 凝 土 N u mb e r 2 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 2 ) Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI A ND ADM I NI CL E d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 2 0 2 6 纤维对高钙粉煤灰混凝土膨胀抑制作用研究 白燕 ( 辽宁城建职业技术学院 ,辽宁 沈阳 1 1 0 1 2 2 ) 摘要: 在大掺量高钙粉煤灰水泥浆体中掺人不同类型的纤维 , 探求纤维在水泥基体发生膨
2、胀时的作用效果和规律。 试验结果 表明: 不同纤维对水泥浆体膨胀抑制效果差别很大, 高弹模的碳纤维、 抗碱玻璃纤维能较好地抑制水泥浆体中高钙粉煤灰的膨 胀 , 而低弹模的尼龙纤维对水泥浆体的膨胀作用无抑制作用 。 而在给定的掺有抗碱玻璃纤维情况下 , 纤维掺量越大其对高钙粉煤 灰的抑制作用越明显。 关键词 : 高钙粉煤灰 ;纤维;膨胀 ;水泥 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 9 5 0 3 E ffe c t o f f i be r s o n e x p a n s i on
3、 o f c on c r e t e wit h a l a r g e a mo u n t of h i g h f - C a O f l y a s h BAJYan ( L i a o n i n g U r b a nC o n s t r u c t i o n T e c h n i c a l C o l l e g e , S h e n y a n g 1 1 0 1 2 2 , C h i n a ) Ab s t r a ct: Th e e ff e c t s o f d i ffe r e n t t y p e s o f fi b e r s o n e
4、x p ans i o n o f c e me n t p a s m, i n wh i c h a l a r g e a mo u n t o f fl y a s h wi t h h i g h c o n t e n t o f Ca O( HF A) wa s a d d e d, we r e i n v e s ti g a t e da n dt h e wa yt o p r e v e n t c e me n t p a s t e wi t hHF Af r o me x p ans i o nwa s p r o p o s e d T h e r e s u
5、l t s s h o we d t h a t the e ffe c t s o f d i ffe r e n t fi be r s o n e x pa ns i o n o f c e me nt p a s t e we r e r e l a t e d t o the pr op e r t i e s o f fi be r s Ca r bo n fib e r an d a l ka l i - r e s i s t ant g l a s s fi b e r wh i c h h a d h i g h e l a s t i c mo d u l u s C a
6、n e ffe c t i v e l y r e s t r a i n the e x p an s i o n , wh i l e n y l o n fi b e r wi th l o w e l a s t i c mo d u l u s h ad n o r e - s t r a i n t e ffe c t on the e x p an s i o n I n a d d i tio n, t h e r e s t r a i n t e ffe c t of a l k a l i r e s i s t an t gl a s s f i b er i n c
7、r e a s e d wi th the i nc r e a s e o f fibe r c o nte nt K e ywo r d s : n y a s h w i thh i 曲 f C a 0; fi b e r ; e x p ans i o n ; c e me n t 0 引言 高钙粉煤灰是火力发电场利用褐煤或次焰煤作为燃 料 产生 的灰渣 。 与一般低钙粉煤灰相 比 l - 2 , 高钙粉煤灰 除 C a O含量较高外 , 还含有 c A、 c 2 A等水硬性矿物, 具有一 定的自硬性。 高钙粉煤灰中的活性 C a O、 S O 含量较高 , 能 起到激发剂作用 , 因
8、而高钙粉煤灰相对于低钙粉煤灰对水 泥混凝土强度的贡献更大。 但是 , 将高钙粉煤灰大规模应用 于水泥混凝土中却存在着诸多困难。 因为 : 高钙粉煤灰中 含有较高的f - C a O、 S O , 等成分, 大掺量时将在水泥浆体中 生 成 C a ( O H) 而产生不均 匀膨胀 , 导致水泥浆体 安定性 不 良和开裂 ; 由于煤种的变化 , 引起其化学成分较大 的 波动 , 质量难 以控制。 因此 , 在水泥混凝土材料 的应用 中, 高钙粉煤灰的掺量仍受到较大的限制。 自2 0 世纪 7 0 年代 以来 , 各国学者纷纷展开研究, 对高钙粉煤灰的综合利用 提 出了许多方法 3 , 归纳起来有预
9、水化处理 、 压蒸处理 、 加 入化学添加剂 、 制造成 膨胀剂或膨胀水泥等 。 以上这些处 理方从处理手段上看 , 主要着眼于预先减少 、 消除、 转化高 钙粉煤灰中f - C a O、 A 1 2 o 等膨胀成分, 从减少有害膨胀源的 角度出发研究。 实际上 , 只有在膨胀力大于抵抗其膨胀 的抑 制力时, 膨胀才能产生, 为此, 可以从抑制物理膨胀的角度 收稿 日期 : 2 0 1 3 - - 0 8 - 2 4 出发进行研究。 针对抑制水泥基体中的膨胀, 不少研究者采 用了引入预应力或掺加纤维的方法 。 本试验主要探讨在 掺有高钙粉煤灰 的水泥砂浆 中引入抗碱玻璃纤维 、 尼龙纤 维及钢
10、纤维, 研究其对高钙粉煤灰产生的膨胀的限制作用。 1试 验 1 1 原材料与配合比 试验使用上海水泥厂 P 0 4 2 5级水泥及上海吴泾热 电厂高钙粉煤灰, 主要化学成分见表 1 ; 本次试验中使用的 纤维共四种 , 其主要性能参数见表 2 。 表 1 试验材料的化学组成 试验材料 S i O 2 F e 4 0 3 A 1 2 o 3 C a O Mg O S O 3 L o s s f _ c a 0 表 2 试验用纤维类型及主要性能参数 本次试验研究中, 水泥净浆与混凝土的配合比相同: 水 9 5 泥与高钙粉煤灰 比固定为 0 2 0 , 掺入水泥质量 2 0 石膏作 为高钙粉煤灰激发
11、剂, 水灰比固定为 0 3 0 , 最大砂率 固定 为 4 0 。 根据纤维的不 同掺法 , 水泥净浆共制作 了 8 组 , 具 体配合比见表 3 ; 对于混凝土试样, 纤维体积掺量固定为2 0 , 其具体配合 比见表 4 。 表 3 水泥净浆试样配合比 系列 水泥 高钙粉煤灰 纤维种类及掺量 2 8 d 抗压强度 MP a 1 2测 试 方 法 用于测试混凝土和水 泥净浆膨胀率试样 分别选 用尺 寸为 1 0 0 m mx 1 0 0 m inx 5 1 5 m m 和 2 5 m mx 2 5 mmx 2 8 0 m m 的棱柱体 , 试样两端安置用于测试的铜头。 浇筑成型后, 试 样表面
12、用塑料保鲜膜包裹住 , 1 d 后拆模用收缩仪测试其 初始 长度 , 然后将试样移 至恒温恒湿养护箱 , 控制养护箱 内温度 为( 2 0 + 1 ) 。 相对湿 度为( 6 0 -+ 5 ) , 待测试龄期取 出试样, 测试前用干毛巾将试样表面的水测试干净 , 量测其 长度, 同一试样反复测试三次, 取其平均值。 膨胀率计算参照 J T J 2 7 0 - - 1 9 9 8 ( Z 运工程混凝土试验规程 进行。 抗压强度测 试参照 国家标准试验方法进行 , 混凝土试样选为 1 5 0 m m 1 5 0 mmx 1 5 0 m i l l 的立 方体试样 , 水 泥净浆选用 4 0 m 1
13、 2 l 4 0 minx 1 6 0 m m试样折断后进行 。 2 试验 结果 与讨论 2 1 纤维对水泥净浆膨胀率的影响 以等掺量的水泥加高钙粉煤灰为基准组 , 各种纤维 以 1 0 的体积分数掺入, 其膨胀率随养护时间的变化如图 1 所示 。 从图 1 的曲线可见 , 在水泥浆体 中掺人高钙粉煤灰后 引起了较大 的体积膨胀 , 而掺加纤维能很好地抑制了这种 膨胀 。 掺加纤维后 , 基体的膨胀率 随养护时间变化的趋势与 基准组一致 , 膨胀主要发生在养护岭期 7 d之前, 而 7 d 之 后膨胀基本趋于稳定 。 但不同纤维对基体膨胀抑制作用不 同。 掺有相 同体积的玻璃纤维和碳纤维水泥基
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