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摘要:粉煤灰作为一种工业废料,应用于混凝土材料的中具有很大的价值,能够改善材料的多项性能,但是当粉煤灰的掺量非常高时,材料的性能会发生一定的质变,需要在其中加入部分外加剂来保障材料的强度性能。本文简单概述了粉煤灰混凝土,分析了对于超高掺量的材料而言,加入不同的外加剂对其性能有何影响。
关键词:外加剂;超高掺量;粉煤灰混凝土;性能分析
粉煤灰对于增加混凝土强度具有很大的作用,为了发挥粉煤灰的最大价值,必须加强对于超高掺量粉煤灰混凝土的试验分析,在控制好各项要素的基础上,改变外加剂的类型,分析出如何利用外加剂才能扩展材料体系的强度性能,除了单一的外加剂之外,也可以将两种外加剂混合使用,试验出最佳的外加剂使用方式。
一、粉煤灰混凝土
混凝土作为关键的工程材料,必须在各项性能方面都达到标准要求,而粉煤灰对于扩展混凝土的整体力学性能非常有益,粉煤灰是火山灰质的固体废料,其自身缺乏凝胶的特质,但是在水分的作用下,粉煤灰能够与砼进行反应,生成相应的凝胶物质,能够填充材料中的孔隙,这对于扩展材料的强度性能较为有效,而且也可以增强材料的抗渗性。
除了粉煤灰自身的性能之外,其对于材料的改善的作用还源于两点因素,一是对于粉煤灰而言,其中含有大量质地细密的玻璃体,对于水分子的吸附力很小,再加入粉煤灰之后就可以控制砼材料配置中的用水量,避免了材料的干燥收缩,提升了材料的密实性。二是由于粉煤灰中存在大量粒度很小的物质,这些物质可以融入砼材料的内部,一方面可以发挥填充孔隙的作用,另一方面也会提升材料胶体的密实度,这是基于这几点效应,才能够发挥出粉煤灰的作用,强化砼材料的性能[1]。
二、外加剂的影响分析
目前,相关工程的规模逐渐扩展,对于混凝土的性能有更高要求,尤其是材料的强度性能,所以在材料制备中,除了加入传统的水泥和砂石之外,也需要增添相关的外加剂,最常见的就是减水剂和早强剂等物质,这些成分是扩展混凝土性能的关键保障。而对于粉煤灰混凝土而言,如果其中的粉煤灰掺量非常高,就会在改善材料性能的基础上,对于材料的性能产生质的改变,这时所加入的外加剂就会对材料性能产生更加严重的影响,所以必须对此进行研究,尤其是要重视对于使用率较高的外加剂的研究,比如氯化钙或者是氢氧化钠等物质,下面主要在粉煤灰混凝土中,外加剂如何对其性能产生影响。
(一)原材料选择和试验过程
需要根据超高掺量的标准和试验需求来选择原材料,一般可以选择常见的硅酸盐水泥,确保水泥中的成分含量符合标准,另外就是关于粉煤灰的选择,在超高掺量的材料中,粉煤灰的含量非常大,需要按试验的需求确定粉煤灰的相关性质和等级,选择可靠的粉煤灰材料。最后,为了强化试验的有效性,需要选择几类常见的外加剂,比如磷酸钠或者氢氧化钠等物质[2]。
在实验前需要进行设计工作,对于超高掺量的材料而言,一般会将水泥与粉煤灰的比例控制为2∶8,而试验中的水灰比需要达到0.3,减水剂的含量需要视原料总量而定,一般为0.2%。在试验环节中,需要将相关比例的水泥与粉煤灰进行搅拌,保障两种物质能够全面融合,然后在外加剂的溶液中加入一定量的减水剂,再分三次向原料中加入外加剂,再搅拌混合后再实施养护脱模,对于不同养护时长的材料进行强度检测,再养护中把控好温湿度。
(二)结果探究和分析
在控制养护时长和外加剂的情况下,可以得知材料在早期时的强度较低,当加入不同的外加剂之后,早中期的强度得到一定的提升,如果将氯化钙和氢氧化钠同时加入材料中,就会发现材料在早中后期的强度都得到了提升,下面就不同的试验过程进行分析:
第一,没有加入任何外加剂,在粉煤灰混凝土中加入300毫升的去离子水,这时各个材料之间能够更加均匀的混合,防止了混凝土均质性不足而导致的性能低下,混凝土的强度也较为稳定。
第二,在其中加入适量的氢氧化钠,在这样的情况下,材料中的反应速率明显提升,混凝土早中期的强度得到提升,但是后期的强度基本没有改善。
第三,在材料中加入适量的纯碱溶液,材料后期的生成凝胶的速率逐渐降低,所以对于后期的强度没有明显的影响,但是有利于增加材料早中期的强度性能。
第四,在材料中加入适量的无水硫酸,其在反应中会产生部分钙矾石,具有明显的膨胀性,可以提升材料中早期的强度性能,但是在钙矾石产生的过程中会消耗很多的钙离子,所以后期的凝胶的产生速率降低,所以该外加剂对于后期强度的提升并不明显,但是有利于早中期强度的提升。
第五,在材料中加入适量的磷酸钠,明显地提升了早中期的强度,但是对于后期的强度影响不大,但是将氢氧化钠和氯化钙同时加入材料中时,材料的水化程度更加彻底,所以材料早中后期的强度性能都有所提升[3]。
(三)结论陈述
第一,从试验可知,单独加入氢氧化钠或者硫酸钠等外加剂时,材料的早中期的强度性能都得到了一定的提升,但是却无法改善材料后期的强度,但是将氯化钙与氢氧化钠同时加入材料中时,粉煤灰混凝土的整体强度获得了提升,而且强度提升的数值达到最大。
第二,虽然各种外加剂对于材料的强度性能都有提升作用,但是强度提升的反应机理却各不一样,比如氢氧化钠提升了堿激活反应,进而促进了材料内部的水化速率,达到强度提升的效果。而硫酸钠是产生大量的钙矾石来增加材料的强度性能,当氢氧化钠和氯化钙是增加了材料中的反应离子,强化了材料内部的水化反应,延长了反应过程,从整体上扩展了材料的强度性能。
第三,从氯化钙与氢氧化钠的组合可知,在补充钙与碱的情况下,能够提升材料的强度性能,而且提升的幅度较为明显,在高掺量的粉煤灰混凝土中可以加以应用。
三、结束语
综上所述,粉煤灰作为固体废料,将其应用与混凝土中具有环保和经济方面的价值,但是当粉煤灰的参量达到最高标准时,材料体系会发生质变的效果,材料的各项性能无法保障,必须借助于相关的外加剂,而不同的外加剂会与材料物质发生不同的反应,通过不同的机理来改善材料的强度性能,发挥粉煤灰最大的应用价值。除了本文所试验的外加剂材料之外,也有很多其他的外加剂类型,随着技术的成熟,这样的试验仍旧需要持续研究。
参考文献:
[1]邸云菲, 袁枫斌, 刘江. 多种因素对大掺量粉煤灰混凝土早期力学性能及凝结时间的影响[J]. 四川理工学院学报(自然科学版), 2019, 32(02):84-89.
[2]马琳. 外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究[J]. 当代化工, 2017(2):233-236.
[3]苗伟, 解飞. 混凝土外加剂对混凝土性能的影响分析[J]. 建材与装饰, 2017(31):47-48.
(作者单位:德州中科新材料有限公司)
关键词:外加剂;超高掺量;粉煤灰混凝土;性能分析
粉煤灰对于增加混凝土强度具有很大的作用,为了发挥粉煤灰的最大价值,必须加强对于超高掺量粉煤灰混凝土的试验分析,在控制好各项要素的基础上,改变外加剂的类型,分析出如何利用外加剂才能扩展材料体系的强度性能,除了单一的外加剂之外,也可以将两种外加剂混合使用,试验出最佳的外加剂使用方式。
一、粉煤灰混凝土
混凝土作为关键的工程材料,必须在各项性能方面都达到标准要求,而粉煤灰对于扩展混凝土的整体力学性能非常有益,粉煤灰是火山灰质的固体废料,其自身缺乏凝胶的特质,但是在水分的作用下,粉煤灰能够与砼进行反应,生成相应的凝胶物质,能够填充材料中的孔隙,这对于扩展材料的强度性能较为有效,而且也可以增强材料的抗渗性。
除了粉煤灰自身的性能之外,其对于材料的改善的作用还源于两点因素,一是对于粉煤灰而言,其中含有大量质地细密的玻璃体,对于水分子的吸附力很小,再加入粉煤灰之后就可以控制砼材料配置中的用水量,避免了材料的干燥收缩,提升了材料的密实性。二是由于粉煤灰中存在大量粒度很小的物质,这些物质可以融入砼材料的内部,一方面可以发挥填充孔隙的作用,另一方面也会提升材料胶体的密实度,这是基于这几点效应,才能够发挥出粉煤灰的作用,强化砼材料的性能[1]。
二、外加剂的影响分析
目前,相关工程的规模逐渐扩展,对于混凝土的性能有更高要求,尤其是材料的强度性能,所以在材料制备中,除了加入传统的水泥和砂石之外,也需要增添相关的外加剂,最常见的就是减水剂和早强剂等物质,这些成分是扩展混凝土性能的关键保障。而对于粉煤灰混凝土而言,如果其中的粉煤灰掺量非常高,就会在改善材料性能的基础上,对于材料的性能产生质的改变,这时所加入的外加剂就会对材料性能产生更加严重的影响,所以必须对此进行研究,尤其是要重视对于使用率较高的外加剂的研究,比如氯化钙或者是氢氧化钠等物质,下面主要在粉煤灰混凝土中,外加剂如何对其性能产生影响。
(一)原材料选择和试验过程
需要根据超高掺量的标准和试验需求来选择原材料,一般可以选择常见的硅酸盐水泥,确保水泥中的成分含量符合标准,另外就是关于粉煤灰的选择,在超高掺量的材料中,粉煤灰的含量非常大,需要按试验的需求确定粉煤灰的相关性质和等级,选择可靠的粉煤灰材料。最后,为了强化试验的有效性,需要选择几类常见的外加剂,比如磷酸钠或者氢氧化钠等物质[2]。
在实验前需要进行设计工作,对于超高掺量的材料而言,一般会将水泥与粉煤灰的比例控制为2∶8,而试验中的水灰比需要达到0.3,减水剂的含量需要视原料总量而定,一般为0.2%。在试验环节中,需要将相关比例的水泥与粉煤灰进行搅拌,保障两种物质能够全面融合,然后在外加剂的溶液中加入一定量的减水剂,再分三次向原料中加入外加剂,再搅拌混合后再实施养护脱模,对于不同养护时长的材料进行强度检测,再养护中把控好温湿度。
(二)结果探究和分析
在控制养护时长和外加剂的情况下,可以得知材料在早期时的强度较低,当加入不同的外加剂之后,早中期的强度得到一定的提升,如果将氯化钙和氢氧化钠同时加入材料中,就会发现材料在早中后期的强度都得到了提升,下面就不同的试验过程进行分析:
第一,没有加入任何外加剂,在粉煤灰混凝土中加入300毫升的去离子水,这时各个材料之间能够更加均匀的混合,防止了混凝土均质性不足而导致的性能低下,混凝土的强度也较为稳定。
第二,在其中加入适量的氢氧化钠,在这样的情况下,材料中的反应速率明显提升,混凝土早中期的强度得到提升,但是后期的强度基本没有改善。
第三,在材料中加入适量的纯碱溶液,材料后期的生成凝胶的速率逐渐降低,所以对于后期的强度没有明显的影响,但是有利于增加材料早中期的强度性能。
第四,在材料中加入适量的无水硫酸,其在反应中会产生部分钙矾石,具有明显的膨胀性,可以提升材料中早期的强度性能,但是在钙矾石产生的过程中会消耗很多的钙离子,所以后期的凝胶的产生速率降低,所以该外加剂对于后期强度的提升并不明显,但是有利于早中期强度的提升。
第五,在材料中加入适量的磷酸钠,明显地提升了早中期的强度,但是对于后期的强度影响不大,但是将氢氧化钠和氯化钙同时加入材料中时,材料的水化程度更加彻底,所以材料早中后期的强度性能都有所提升[3]。
(三)结论陈述
第一,从试验可知,单独加入氢氧化钠或者硫酸钠等外加剂时,材料的早中期的强度性能都得到了一定的提升,但是却无法改善材料后期的强度,但是将氯化钙与氢氧化钠同时加入材料中时,粉煤灰混凝土的整体强度获得了提升,而且强度提升的数值达到最大。
第二,虽然各种外加剂对于材料的强度性能都有提升作用,但是强度提升的反应机理却各不一样,比如氢氧化钠提升了堿激活反应,进而促进了材料内部的水化速率,达到强度提升的效果。而硫酸钠是产生大量的钙矾石来增加材料的强度性能,当氢氧化钠和氯化钙是增加了材料中的反应离子,强化了材料内部的水化反应,延长了反应过程,从整体上扩展了材料的强度性能。
第三,从氯化钙与氢氧化钠的组合可知,在补充钙与碱的情况下,能够提升材料的强度性能,而且提升的幅度较为明显,在高掺量的粉煤灰混凝土中可以加以应用。
三、结束语
综上所述,粉煤灰作为固体废料,将其应用与混凝土中具有环保和经济方面的价值,但是当粉煤灰的参量达到最高标准时,材料体系会发生质变的效果,材料的各项性能无法保障,必须借助于相关的外加剂,而不同的外加剂会与材料物质发生不同的反应,通过不同的机理来改善材料的强度性能,发挥粉煤灰最大的应用价值。除了本文所试验的外加剂材料之外,也有很多其他的外加剂类型,随着技术的成熟,这样的试验仍旧需要持续研究。
参考文献:
[1]邸云菲, 袁枫斌, 刘江. 多种因素对大掺量粉煤灰混凝土早期力学性能及凝结时间的影响[J]. 四川理工学院学报(自然科学版), 2019, 32(02):84-89.
[2]马琳. 外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究[J]. 当代化工, 2017(2):233-236.
[3]苗伟, 解飞. 混凝土外加剂对混凝土性能的影响分析[J]. 建材与装饰, 2017(31):47-48.
(作者单位:德州中科新材料有限公司)