掺高钙粉煤灰混凝土的力学性能与耐久性试验研究

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在混凝土中最大限度地利用工业废渣,对解决环境污染问题、节省能源、资源有重要的意义。近年来,随着电厂燃煤结构的改变,高钙粉煤灰的排放量逐年增加,对高钙粉煤灰特性的研究得到了普遍重视。国内外高钙粉煤灰研究与应用表明,高钙粉煤灰具有较高的活性,但其较高的游离氧化钙造成的体积安定性不良却限制了高钙粉煤灰在水泥混凝土中的广泛使用。因此,在解决高钙粉煤灰对水泥造成体积安定性问题的前提下,研究高钙粉煤灰混凝土的力学性能和耐久性对充分利用高钙灰、节能减排具有重要的现实意义。 本文旨在采用高钙粉煤灰配制目前工程中大量使用的C30和IC40级混凝土,研究掺磨细高钙粉煤灰混凝土的力学性能、耐久性以及磨细高钙粉煤灰-水泥二元体系的水化机理。 研究结果表明,机械磨细可有效地降低水泥浆体因高钙粉煤灰含有较高的游离CaO造成的体积膨胀。随着高钙粉煤灰细度的提高,水泥浆体膨胀值降低,在保证水泥混凝土体积安定性良好的情况下,可以提高高钙灰在水泥混凝土中的“临界掺量”。 试验表明,掺磨细高钙粉煤灰的混凝土具有良好的力学性能和耐久性能。尤其是90%的颗粒粒径在25μm以下的高钙粉煤灰在掺量为35%时,C40级混凝土28天抗压强度已超过基准混凝土,达到了66.9 Mpa;同时,耐久性试验表明,56天龄期时混凝土6h的氯离子渗透电量仅有310库仑,28天的碳化深度仅为基准混凝土的38%。与低钙粉煤灰相比,磨细高钙粉煤灰每个龄期的比强度和火山灰强度贡献率均较高,尤其是早期的火山灰强度贡献率远大于低钙粉煤灰。双掺磨细高钙粉煤灰、矿粉的早期火山灰效应强度贡献率和单掺矿粉的贡献率相当,而从28d开始,前者后期的火山灰强度贡献率远高于单掺矿粉的火山灰效应强度贡献率,达到了31%。研究结果表明,高钙粉煤灰细度越高,越有利于混凝土的耐久性能的提高。 此外,本文还运用SEM、热重一差热分析和水化热等测试技术,分析了水泥-高钙粉煤灰二元体系的不同龄期的矿物形貌、Ca(OH)<,2>含量的变化规律和水化热。研究表明,磨细高钙粉煤灰延缓了水泥高钙粉煤灰二元体系中的Ca(OH)<,2>含量降低的速度,使锝二元体系的微观结构更密实,并有利于体系的水化热的降低。
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