三峡工程高掺量粉煤灰混凝土碳化性能研究

研究了不同掺量粉煤灰混凝土碳化速率及其碳化前后强度和抗渗性的变化 ,分析了粉煤灰掺量和火山灰反应与粉煤灰混凝土碳化速率的关系 ,讨论了粉煤灰混凝土碳化前后强度和抗渗性变化的原因。     

火山灰对砂浆强度的影响

研究了火山灰掺量、水胶比、养护龄期对砂浆强度的影响规律,并对比研究了火山灰与粉煤灰对砂浆强度的影响。结果表明:火山灰的掺量、水胶比及养护龄期对砂浆强度有较大的影响。随火山灰掺量的增大,砂浆强度呈下降趋势;相同条件下,掺火山灰与掺粉煤灰砂浆28d龄期的抗压强度无显著差异。     

煤矸石对硅酸盐水泥水化历程的影响

从强度、反应程度、孔溶液碱度和SEM等方面,研究了煤矸石作为水泥辅助胶凝材料的水化情况,并与Ⅱ级粉煤灰进行比较。试验结果表明:煤矸石发生火山灰反应时间比粉煤灰早,且发生火山灰反应所需的碱度值比粉煤灰低;掺煤矸石水泥水化样的早期抗压强度比粉煤灰水泥水化样低,但7d到28d强度增长速率明显大于相同掺量的粉煤灰水泥,相同28d抗压强度的条件下,煤矸石掺量比粉煤灰的掺量高10%。     

粉煤灰对混凝土抗冻临界强度的影响研究

为研究粉煤灰对混凝土抗冻临界强度的影响规律,制备了不同预养护时间、抗冻温度粉煤灰掺量的混凝土试验样品,测试其抗冻4 d后60 d抗压强度,分析了粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响规律,找出了不同粉煤灰掺量混凝土的抗冻临界强度。研究结果表明:粉煤灰混凝土的60d抗压强度随抗冻温度的降低而减小;混凝土保证最终强度的预养护时间随粉煤灰掺量的增大而增长;粉煤灰混凝土的抗冻临界强度随受冻温度的减低而增大。     

偏高岭土对蒸养混凝土强度和毛细吸水性的影响

采用偏高岭土等矿物掺合料等量取代30%水泥研究了蒸养混凝土强度和毛细吸水性,并通过热重、差热分析和电镜探讨了作用机理。结果表明,偏高岭土对提高蒸养混凝土的脱模强度效果显著,复掺10%粉煤灰和20%偏高岭土的蒸养混凝土脱模强度比空白蒸养混凝土强度高23%,比复掺粉煤灰和矿渣的高17%;掺入粉煤灰、矿渣和偏高岭土都降低了混凝土的毛细吸水性,且掺偏高岭土混凝土试件的早期水吸附速率及总的吸水量均为最低;热分析和电镜观察表明,在蒸养60℃温度的热激发下,偏高岭土早期与水泥水化产物氢氧化钙发生火山灰反应是脱模强度高的主要原因,火山灰反应消耗了氢氧化钙,生成了更多的水化产物,混凝土更为致密。     

掺粉煤灰对不同水泥品种钢渣混凝土基本力学性能试验研究

通过粉煤灰替代部分普通硅酸盐水泥和高抗硫水泥的试验,结果得出两种水泥配制钢渣混凝土抗压、抗折强度均随着粉煤灰掺量的增加呈递减趋势;但是当粉煤灰掺量一定时,两种水泥品种配制钢渣混凝土都表现出抗折、抗压强度随着龄期的增长而提高。在粉煤灰掺量相同情况下,两种水泥品种钢渣混凝土相同龄期的抗压强度均表现普通硅酸盐水泥钢渣混凝土高于高抗硫水泥钢渣混凝土;其抗折强度则大多表现出高抗硫水泥钢渣混凝土比普通硅酸盐水泥钢渣混凝土的高。     

高掺量粉煤灰混凝土强度特性试验研究

以粉煤灰为原料进行了高掺量混凝土强度试验,得出了高掺量粉煤灰混凝土水化热、早期强度及中后期强度与龄期的变化规律。     

粉煤灰对碾压高掺量粉煤灰混凝土强度的贡献分析

应用比强度概念分析了碾压高掺量粉煤灰混凝土（HFRCC）的结构形成和强度发展过程中粉煤灰效应的贡献及机理。试验和分析结果表明：HFRCC的早期强度随粉煤灰掺量的提高而下降;随龄期的增长,HFRCC的强度发展加速,不同粉煤灰掺量的HFRCC中的粉煤灰效应对强度的贡献也从早期的负效应逐渐转变为正效应;粉煤灰效应对HFRCC抗折强度的贡献大于抗压强度。     

大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究

本文从高分散性表面活性剂显著影响粉煤灰的形态效应而大幅降低混凝土用水量的角度出发,利用复合激发剂激发粉煤灰的火山灰效应,结合粉煤灰自身的微集料效应提高混凝土强度的技术手段,探讨了大掺量粉煤灰在混凝土中的应用,分析了高分散性表面活性剂与复合激发剂的组合对大掺量粉煤灰混凝土的作用机理。     

粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能与力学性能的影响

本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥,制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土,通过抗折强度试验和抗压强度试验,分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律,得到了粉煤灰的合理掺量,提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明：当粉煤灰掺量由20%增至40%时,所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势,且均表现出良好的间隙通过能力,但混凝土拌合物扩展时间T₅₀₀受粉煤灰的影响不显著;随着粉煤灰掺量增加,全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势,抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度;全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同;综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。     

粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响

研究了粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响。结果表明：粉煤灰和磨细矿渣的复合掺入能显著提高高强轻骨料混凝土的强度、抗渗及抗冻性能。在不掺入引气剂的情况下,轻骨料混凝土的抗冻性达F200以上。轻骨料混凝土的扫描电镜照片表明：粉煤灰和磨细矿渣的综合效应,使火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,轻骨料与水泥石的界面过渡区得到强化,混凝土结构更加密实,其抗渗、抗冻性能得到进一步提高。     

粉煤灰水泥基材料的水化产物

用热重仪-差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射、高分辩电子显微镜、压汞仪,测定了粉煤灰水泥基材料水化产物的形貌特征、微观结构、化学组成及水泥石的孔结构,讨论了水化产物性质及水泥石孔结构随粉煤灰掺量的变化规律。结果表明：粉煤灰的大量掺加,可以改善凝胶的化学组成。水化后期,粉煤灰与Ca(OH)2及由熟料水化生成的高n(Ca)／n(Si)的水化硅酸钙(C—S—H)凝胶发生二次水化反应,生成低n(Ca)／n(Si)的C—S—H凝胶,此种凝胶的固碱能力强,可减少碱-集料反应的危害性。同时,二次水化产物能够填充那些对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞,使水泥石的结构更加致密,优化水泥石的孔结构,对提高水泥基材料的耐久性作用极大,为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。     

粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理

分析了粉煤灰在复合胶凝材料水化硬化过程中的作用。探讨了化学激发、物理激发和热激发对于粉煤灰的活性的促进作用以及确定粉煤灰反应程度的方法。粉煤灰的火山灰活性可以用碱性物质或硫酸盐来激发,但是,这种化学激发措施不适合在商品混凝土生产过程中使用。物理激发和热激发是两种简单实用的提高粉煤灰使用效能的技术路线。热激发特别适用于大体积混凝土结构。在复合胶凝材料中,粉煤灰的反应程度很低,不会大量消耗Ca(OH)_2,在水化硬化初期,矿物掺和料主要以物理填充作用参与复合胶凝材料的水化硬化过程;随龄期延长,粉煤灰的火山灰活性作用逐渐明显。     

Influence of steam curing on the compressive strength of concrete containing supplementary cementing materials

Heat treatment is widely used to accelerate the strength-gaining rate of concrete. In general, the ultimate strengths of the heated-treated concrete are lower than those of the standard cured specimens. When ultrafine fly ash (UFA) is included in concrete, the pozzolanic reaction is accelerated through the heat treatment. Sometimes, various chemical activators were used to activate the reactivity of fly ash. In the current study, UFA and slag were used as a replacement for cement, steam curing and chemical activators were used to accelerate hydration of cement and fly ash, and then compared with moist curing. This paper presents the influence of steam curing on the compressive strength of concrete containing UFA with or without slag. The experimental results indicated that the concrete containing UFA has low early strength after 13-h steam curing and that the difference between the 28-day compressive strength of concrete through 13-h steam curing and that of moist-cured concrete is large, but the concrete with UFA and CaSO₄ or Ca(OH)₂ has a high early strength, thus, the reactivity of fly ash must be accelerated. Concrete containing UFA and ground slag was prepared, whose compressive strengths were improved.     

粉煤灰掺量对氯氧镁水泥混凝土物理力学性能的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(5·1·8)和Mg(OH)₂,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。     

钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响

碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)₂等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)₂发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。     

Fly ash effects: II. The active effect of fly ash

This paper examines the method for determining the hydration degree of cement clinker and the pozzolanic reaction degree of fly ash in the system of cement and fly ash. In the base, the active effect of fly ash is studied. The studied results show that the active effect includes two aspects: (1) Fly ash has stronger pozzolanic activity and can react with Ca(OH)₂, and (2) it can promote the hydration of cement. When the content of fly ash is less, its pozzolanic activity can exert well, but its promoting role to the hydration of cement is weaker. When the content of fly ash is more, it is less than its pozzolanic activity can be used, but its promoting role to the hydration of cement is stronger.     

Strength and microstructural characteristics of chemically activated fly ash-cement systems

The use of fly ash as a cement replacement material increases the long-term strength and durability of concrete. Despite these great benefits, the use of fly ash is limited due to the low early strength of fly ash concrete. To eliminate this problem, many studies have been conducted on accelerating the pozzolanic properties of fly ash. The study reported below investigated the strength and microstructural characteristics of fly ash-cement systems containing three kinds of activators—Na₂SO₄, K₂SO₄, and triethanolamine—to accelerate the early strength of fly ash mortars. Through the use of thermal gravity analysis, it was demonstrated that the activators not only decreased or maintained the amount of Ca(OH)₂ products, but also increased the production of ettringite at early ages. X-ray diffraction, scanning electron microcopy, and mercury intrusion porosimetry also confirmed that in the early curing stages of fly ash-cement pastes containing activators, large amounts of ettringite were formed, resulting in a reduction in the pore size ranging from 0.01 to 5 μm. The research results support the supposition that the addition of small amounts of activators is a viable solution for increasing the early-age compressive strength of fly ash concrete.     

粉煤灰对碾压混凝土耐久性的影响

用于大体积混凝土工程的碾压混凝土，其耐久性好坏直接关系到重大工程的使用及寿命。从抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗碳化性及抗化学侵蚀性等方面研究了粉煤灰对碾压混凝土耐久性的影响。结果表明：（1）粉煤灰能提高碾压混凝土后期的抗渗性；（2）在碾压混凝土中增加粉煤灰的用量，提高胶凝材料的总量，从而降低混凝土的水灰比，能提高碾压混凝土抗冻性：（3）粉煤灰掺量不大于15％时，粉煤灰掺量对碾压混凝土的抗冲磨性能影响甚微；（4）粉煤灰掺量不大于50％时，经碳化后混凝土的抗压强度反而有所提高；（5）碾压混凝土的水化产物长期稳定性较好，且因有粉煤灰的二次水化消耗了部分Ca（OH）2，故其抗镁盐及硫酸盐侵蚀的能力较强。