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超细粉煤灰试验研究报告

发布时间: 2016-10-11 08:28 查看: 5006次

摘要：将粉煤灰进行超细化加工，使45um的筛余小于1%成为超细粉煤灰，按规定比例掺入水泥中进行物理化学性能及混凝土试验，试验结果表明：掺入超细粉煤灰后，水泥的使用性能即混凝土性能得到明显改善。

0 引言

为了保护环境,走可持续发展道路,发展绿色循环经济，作为燃煤发电厂废弃物的粉煤灰，近年来已变废为宝，在实际生产中得到广泛推广和应用，为了进一步提升利用效率，提高粉煤灰的活性，将粉煤灰进行超细化加工，使45um的筛余小于1%，为了探寻粉煤灰超细化加工后对水泥和混凝土性能的影响，将超细灰和原状灰分别掺入水泥和混凝土中进行试验对比，试验结果表明超细粉煤灰的掺入能改善水泥和混凝土的工作性能。

1 试验目的：

探寻粉煤灰超细化加工后，对水泥和混凝土性能的影响。

2 试验材料：

2.1 粉煤灰：1#灰（原状低钙灰）、2#灰（原状高钙灰）、3#（超细低钙灰）、4#（超细高钙灰）

2.2 PI52.5水泥、高效萘系减水剂、砂石

注：1）本报告以下引用“灰”与“粉煤灰”同义；

2）假设:粉煤灰45um 筛余<1%为超细粉煤灰；未经任何加工为原状粉煤灰。

3 试验方法

3.1 标准稠度试验

按 GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检验。

3.2 胶砂强度试验

按照GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法》检验，粉煤灰按GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准，来表达粉煤灰活性，按30%掺量作为其活性指数。

3.3 净浆流动度按JC/T083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》检验，通过净浆流动度的初始值和静置1小时后的变化情况,评价不同粉煤灰掺入时胶凝材料与减水剂的适应性。

3.4 混凝土试验按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081检验。

4 试验项目与内容

4.1 试验材料的基础检验：包括水泥和粉煤灰的化学成分、粒度分布、细度、比表面积、水泥物理性能检验。（祥见表1水泥及粉煤灰化学成分、表2粒度分布情况和表3胶砂试验汇总表）

4.2 粉煤灰按30%比例混合后的胶凝材料试验:包括净浆流动度、胶砂强度、需水量、活性指数等物理性能。（祥见表3胶砂试验汇总表）

4.3 用1#-4#灰按C30和C60混凝土试验配比进行混凝土试验。（试验结果见表4混凝土试验记录表）

表1 水泥及粉煤灰化学成分

	Loss	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	f-CaO
水泥	1.59	20.40	5.05	3.47	64.10	1.94	2.58	1.32
1#灰	7.37	46.08	36.78	3.35	2.86	0.24	0.05	0.12
2#灰	0.79	46.32	16.06	7.90	20.02	3.75	0.71	0.09
3#灰	3.87	42.70	34.26	4.53	2.27	0.30	0.04	0
4#灰	0.76	50.74	15.91	6.95	17.5	3.39	0.58	0.15

表2 粒度分布情况

样品	<3um	3-32um	<45um	<80um	<120um	<200um	比表面积（m2/kg）
水泥	17.23	67.92	93.05	99.28	100	100	382
1#灰	8.54	52.71	69.39	83.92	92.51	100	191
2#灰	4.82	39.86	55.06	77.72	88.83	99.78	160
3#灰	23.18	72.35	98.41	99.93	100	100	539
4#灰	16.64	77.3	98.8	100	100	100	450

表3 胶砂试验汇总表

配合比	标准稠度用水量 (%)	凝结时间(min)	高效萘系减水剂1.3% 净浆流动度(mm)
水泥	标准稠度用水量 (%)	1#灰	2#灰	3#灰	4#灰	初凝	终凝	初始值	静置1h后
100%					27.4	142	196	240	167
70%	30%				30.0	199	259	240	170
70%		30%			26.2	192	251	250	210
70%			30%		30.8	180	250	240	145
70%				30%	28.4	195	252	268	220
配合比	抗折（MPa）	抗压强度（MPa）	活性指数7D	活性指数28D
水泥	1#灰	2#灰	3#灰	4#灰	3天	7天	28天	3天	7天	28天
100%					6.2	7.1	9.1	32.1	42.8	58.6
70%	30%				4.3	5.4	8.0	19.9	27.1	41.2	63.31%	70.31%
70%		30%			4.5	5.5	7.3	21.1	27.0	45.1	63.08%	76.96%
70%			30%		4.6	5.8	7.8	23.0	28.9	48.8	67.52%	83.28%
70%				30%	4.8	5.8	7.8	22.3	28.6	48.7	66.82%	83.11%

表4 混凝土试验记录表

试验编号	强度等级	配合比(kg/m3)
水泥	粉煤灰	砂 M3.0	石 5-25	设计用水量	外加剂
种类	用量				种类	掺量
S1	C30	382		0	773	1020	195	高效萘系减水剂 1.2%	4.58
S2	232	1#灰	150
S3	232	2#灰	150
S4	232	3#灰	150
S5	232	4#灰	150
S6	C60	530		0	675	1020	170	高效萘系减水剂 2.4%	12.72
S7	390	1#灰	140
S8	390	2#灰	140
S9	390	3#灰	140
S10	390	4#灰	140
试验编号	强度等级	成型记录
实际用水量(kg)	坍落度mm	扩展度mm	抗压强度MPa
初始	60min	△SL	初始	60min	△SL	3天	7天	28天
S1	C30	194.8	190	120	70	320	250	70	37.4	45.4	54.7
S2	193.8	180	8.5	171.5	290	200	90	18.1	25.3	42.9
S3	175.7	190	90	100	300	210	90	21.5	31.3	47.5
S4	190.8	180	120	60	270	230	40	21.2	29.5	49.1
S5	178.6	190	90	100	290	190	100	26.8	39.1	58.5
S6	C60	158.3	210	180	30	470	370	100	50.2	58.2	72.8
S7	174.4	210	190	20	390	360	30	42.0	55.9	63.7
S8	139	200	160	40	350	290	60	50.9	55.5	75.9
S9	152.1	200	150	50	380	300	80	51.1	51.6	74.1
S10	136.4	205	170	35	370	300	70	50.3	56.6	75.0

5 试验结论：

5.1 在工作性（流变性能）方面：

5.1.1 在30%掺量情况下，无论原状灰还是超细灰，高钙灰的标准稠度用水量均低于低钙灰。

5.1.2原状低钙灰掺入水泥中，对水泥的净浆流动度影响不大，而掺入磨细低钙灰反而使水泥的净浆流动度减小；高钙灰无论是原状灰还是超细灰均能有效改善水泥的净浆流动度。

5.2在强度（活性）方面：

5.2.1 从胶砂强度看：超细加工后，3 天强度和28 天强度都有不同程度的提高，且低钙灰强度提高更明显，3天强度提高3.1MPa, 天强度提高7.6MPa。

2）低钙灰经磨细后，7d和28d活性指数均明显提高, 7d活性指数由63.31%提高到67.52%； 28d活性指数由70.31%提高到83.28%。

3)高钙灰经磨细后，活性指数稍有提高， 7d活性指数由63.08%提高到66.82%； 28d活性指数由76.96%提高到83.11%。

5.2.2 从混凝土强度看：在 C30 等级中，粉煤灰掺量占总胶凝材料的39.3%，28 天强度增长23%，绝对增加11MPa。在 C60 等级中，粉煤灰掺量占总胶凝材料的26.4%，28 天强度出现分离。其中：高钙超细灰略低于高钙原状灰，但绝对强度较高，比不掺粉煤灰时的强度还要高1-2 MPa。

总之，超细粉煤灰总体表现良好，无论是强度还是工作性能均有有所改善，使水泥的使用性能即混凝土质量得到明显提高。

作者：潘晔昕

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