专业生产石膏板,石膏粉,加气块等产品,技术先进,品质售后双保障!拥有先进的设备,完善的检测,精湛工艺.

首页 > 新闻资讯 > 蒸养超细粉煤灰混凝土强度影响因素研究

蒸养超细粉煤灰混凝土强度影响因素研究

发布时间:2020/8/10 9:57:02       发布人:王老师

采用我国铁路Ⅲ型预应力混凝土轨枕蒸养制度,以蒸养混凝土抗压强度(尤其是脱模强度)作为评价指标,试验研究了化学激发剂种类和掺量、超细粉煤灰掺量和细度、硅灰掺量和磨细矿渣掺量等因素对蒸养超细粉煤灰混凝土强度的影响规律。

试验结果表明:化学激发剂种类和掺量、超细粉煤灰掺量和细度是影响蒸养超细粉煤灰混凝土早期强度的主要因素,而硅灰和矿渣的掺入对蒸养超细粉煤灰混凝土28天强度影响较大。

1 前言

目前,我国铁路预制构件厂仍采用普通高强蒸养混凝土。混凝土的强度等级为C50~C60,水泥用量较高,一般为500kg/m3。随着我国铁路的提速和高速铁路的建设,对所用轨枕的性能要求也越来越高,重点是提高轨枕的承载能力,使用寿命以及轨道结构的稳定性,所以迫切需要研制出成本低、性能优良、适合蒸养的高性能混凝土。Ⅲ型轨枕所采用低塑性混凝土,其拌合物的坍落度为10mm~30mm,脱模强度要求达到混凝土设计强度等级的75%以上。

一般认为,当使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,当养护温度超过20℃后,混凝土的相对强度将随龄期的增加而下降,其7天以后强度均小于标准养护的混凝土强度。我国混凝土预制构件厂的实践经验表明,蒸汽养护的硅酸盐水泥混凝土的脱模强度随温度的升高而增加,超过一定温度后,则随温度的升高而降低,其峰值为70℃左右[1]。但当掺用矿物掺合料(硅灰除外)时,则养护温度越高,混凝土强度越高。DhirPK和JonesMark[2]制作了掺粉煤灰和不掺粉煤灰的不同强度等级混凝土,进行温度跟踪养护的试验,并与标准养护混凝土强度对比,试验结果表明,混凝土内部温升有利于粉煤灰混凝土强度的发展,构件内部实际强度始终高于标准养护混凝土的强度。我国粉煤灰年产量大、污染严重,而超细粉煤灰作为一种价格低廉的掺合料,取代部分水泥既能降低成本又能赋予混凝土良好的耐久性,因此,研究蒸养超细粉煤灰混凝土具有重要意义。

标养和自然养护条件下掺超细粉煤灰高性能混凝土的试验研究国内外已进行较多,国外学者也对掺粉煤灰蒸养砂浆的性能进行了试验研究[3,4],但关于蒸养超细粉煤灰混凝土的研究报道较少。影响蒸养超细粉煤灰混凝土早期强度的因素很多,在已对水胶比、预养时间等因素进行研究的基础上[5],本文采用我国铁路Ⅲ型预应力混凝土轨枕常用的蒸养制度,主要研究激发剂种类和掺量、超细粉煤灰细度和掺量、硅灰掺量和矿渣掺量等因素对蒸养超细粉煤灰混凝土早期强度(脱模强度)的影响。

2 试验

2.1 原材料

水泥:湖南湘乡水泥厂生产的韶峰牌P·O52.5级普通硅酸盐水泥,其28天抗压强度为56.4MPa。砂:湘江河砂,级配符合Ⅱ区要求,细度模数为2.88。石:5mm~25mm碎卵石,级配合格。高效减水剂:株洲桥梁外加剂厂生产的萘系高效减水剂TQN。超细粉煤灰(UFA):由湖南湘潭电厂生产的Ⅱ级粉煤灰经磨细制成的,其比表面积除特别注明外均为600m2/kg。硅灰:贵州遵义铁合金厂生产。磨细矿渣(SG):由湖南湘潭钢铁厂的矿渣经磨细得到,其比表面积在600m2/kg左右。

2.2 试件的制作和养护

混凝土由强制式搅拌机拌和,搅拌时间为2分钟,试件进行振动成型的时间为3分钟。由于预养时间、升温速度、养护时间和温度、降温速度对胶凝材料水化和混凝土性能的影响比较复杂[6],所以试验所采用的养护制度为我国铁路Ⅲ型预应力混凝土轨枕的养护制度,即常温下静停2小时,升温2小时,恒温8小时,降温1小时,恒温的温度为60℃。养护完毕立即脱模,取出三个试件进行抗压强度试验,测定其脱模强度,记为fcuz,其余蒸养试件及标养试件均放到标准养护室内养护,至28天龄期测定其抗压强度,分别记为fcuz,28和fcu,28。试验中混凝土抗压强度均以100mm×100mm×100mm试件强度为准。

2.3 试验配合比

试验采用的基准混凝土配合比为:胶凝材料用量为500kg/m3,超细粉煤灰等量取代水泥,当采用硅灰和矿渣复合时,水泥用量为300kg/m3,硅灰或矿渣与超细粉煤灰的之和为200kg/m3。混凝土采用的砂率在0.33左右,用水量为130kg/m3,TQN的掺量为胶凝材料总量的0.8%。

3 试验结果与讨论

3.1 化学激发剂的影响由于超细粉煤灰具有较低的活性,所以必须对其活性进行激发。

常用的粉煤灰活性激发剂有CaSO4、Ca(OH)2、Na2SO4、CaCl2、水玻璃等。CaSO4的激发作用主要是SO42-与Al3+的反应,从而破坏粉煤灰颗粒玻璃体的结构,并生成钙矾石;Ca(OH)2的激发作用主要是使玻璃体结构分解,并生成更多的C-S-H凝胶[7,8]。试验采用的超细粉煤灰掺量为40%,主要研究了CaSO4和Ca(OH)2对蒸养混凝土抗压强度的影响。试验结果分别见图1、图2。


由图1可以看出:由于CaSO4的掺入,混凝土的脱模强度被显著提高,但当CaSO4掺量超过3%后,脱模强度有较大幅度的下降;蒸养试件的28天强度与标养试件的28天强度差别随着CaSO4的掺量的增大而减小,且CaSO4的掺入对标养试件抗压强度的影响较小。

由图2的试验结果可以看出,除了脱模强度,混凝土28天强度随着Ca(OH)2掺量的增大呈近似下降趋势;当Ca(OH)2掺量大于2%时,蒸养混凝土的脱模强度随着Ca(OH)2的掺量增加,逐渐降低。与图1相比较,Ca(OH)2对粉煤灰的激发作用小于CaSO4的激发作用。

3.2 UFA掺量和细度的影响

对于掺超细粉煤灰高性能混凝土,在标养条件下,其早期强度随着UFA掺量的增加而降低,降低幅度也随着UFA掺量的增加而增大,28天及以后龄期强度增加[9]。为了研究UFA掺量和细度(比表面积分别为600m2/kg和800m2/kg)对蒸养超细粉煤灰混凝土抗压强度的影响,采用25%~50%的UFA等量取代水泥进行试验,试验结果见图3。

由图3(a)可以看出,随着UFA掺量的增加,混凝土抗压强度呈下降趋势,其规律与标养掺超细粉煤灰的高性能混凝土相同。当UFA的掺量超40%以后,混凝土的脱模强度经换算后仅有50.6MPa。UFA的掺量从25%增加至50%,三种抗压强度值下降在15MPa以上。与图3(a)相比,采用细度为800m2/kg的UFA可以提高蒸养混凝土的早期脱模强度,且在掺量为40%时有显著提高。UFA掺量为30%时,提高了6%;掺量为35%时,提高了3%;掺量为40%时,提高了39%,且对蒸养混凝土的28天强度也有一定程度的提高。这主要因为粉煤灰被磨得更细后,其活性提高,从而使抗压强度提高[10]。

3.3 硅粉掺量对强度的影响

对于高性能混凝土来说,掺加一定量的硅粉可以提高混凝土的抗压强度;硅粉和粉煤灰双掺还可以补偿粉煤灰取代水泥而造成的强度下降。试验采用将一定量的硅粉掺入蒸养超细粉煤灰混凝土中,来考查其三种抗压强度的变化情况。硅粉和超细粉煤灰的总量占胶凝材料总量的40%,硅粉的掺量在0%~10%的范围内变化。硅粉掺量对蒸养混凝土抗压强度的影响见图4。

由试验结果可以看出,掺硅粉蒸养混凝土的脱模强度要高于单掺UFA的蒸养混凝土,且当硅灰掺量超过7.5%后,蒸养试件经标养后28天抗压强度有很大提高,但与标养条件下的28天抗压强度相差不大。而当硅灰掺量低于10%时,fcuz,28与fcu,28之间的差值较大,这表明蒸养试件后期强度增长率较小。

3.4 矿渣掺量的影响

粉煤灰的主要活性成分为氧化硅和氧化铝,它们是以玻璃体形式存在的,其矿物结构为硅氧四面体、铝氧四面体和铝氧三面体,该结构的聚合度很大,键能很高,因而在通常状态下,粉煤灰所表现出的活性很低;而矿渣表现出较高的活性。所以,采用了超细粉煤灰和磨细矿渣复合等量取代水泥,试验结果见图5。

由试验结果可以看出,通过将粉煤灰复合超细粉和磨细矿渣复合取代水泥后,可以提高蒸养混凝土的脱模强度,且蒸养试件的28天强度显著提高,接近甚至超过标养试件28天强度,这表明这种复合超细粉具有很好的蒸养适应性。但时,当这种复合超细粉的掺量增大时,混凝土的强度降低,这一规律与单掺超细粉煤灰混凝土相同。

4 结论

4.1 化学激发剂的种类和掺量、超细粉煤灰的掺量和细度对蒸养超细粉煤灰混凝土的早期强度的影响较大。

CaSO4的掺入对蒸养超细粉煤灰混凝土的早期强度影响较大,但当其掺量超过3%时,会引起强度的降低;Ca(OH)2对蒸养超细粉煤灰混凝土的作用小于CaSO4。蒸养超细粉煤灰混凝土的强度随着超细粉煤灰掺量的增加而降低,超细粉煤灰细度的提高可以增大蒸养混凝土的早期强度。

4.2 硅灰和矿渣的掺入可提高蒸养粉煤灰混凝土的强度,且对28天强度影响较大。

当硅灰掺量较大时,蒸养混凝土28天强度有较大提高;而矿渣的掺入可以显著提高蒸养混凝土28天强度。
部分销售区域
最新新闻

产品展示

服务过众多客户,提供专业、高效的服务


  • 钢筋垫块

  • 混凝土垫块

  • 粉煤灰

  • 建筑石膏

  • 石膏砌块

  • 脱硫石膏

  • 磷石膏

  • 石膏

  • 粉刷石膏

  • 石膏板价格

  • 建筑石膏粉

  • 砂加气混凝土砌块