中文名 | 节能利废型膨胀水泥混凝土的研究 | 项目类别 | 面上项目 |
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项目负责人 | 施惠生 | 依托单位 | 同济大学 |
全面系统地研究了热历史和掺杂离子对游离氧化钙微观结构和水化及膨胀特性的影响,以及高钙粉煤灰、钢渣及水泥熟料等不同物料中游离氧化钙的微观结构和水化活性的差别,它们对水泥石结构和性能的影响和适宜可行的改性技术。研制开发了能有效控制和调节高钙粉煤灰的水化活性和膨胀特性S-激发剂,在国内外首次试制成功了节能利废型膨胀水泥混凝土,其各项技术性能指标都优于或达到了现行的有关标准,且具有优异的耐久性,并较当今广泛使用的UEA型混凝土膨胀剂能降低成本30%以上。本研究还建立了游离氧化钙的水化膨胀模型,阐明了其膨胀机制。研究结果表明,本研究对于环境保护和资源利用及建材工业的可持续发展具有巨大的社会、经济、生态效益。
批准号 |
59578052 |
项目名称 |
节能利废型膨胀水泥混凝土的研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E08 |
项目负责人 |
施惠生 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
同济大学 |
研究期限 |
1996-01-01 至 1998-12-31 |
支持经费 |
8(万元) |
膨胀水泥混凝土 和普通混凝土 一样套价,在定额含量中 换算 水泥 为 膨胀水泥的 价格 即可。
是马路还是小区道路,请补充描述。进村道路需要使用市政定额计算的。
混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成,另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中,砂、石...
双膨胀水泥混凝土的膨胀性能 摘要:双膨胀水泥是在中热和低热矿渣硅酸盐水泥基础上,同时利用 了钙矾石与氧化镁二者的膨胀。本文对此种水泥拌制的混凝土的自生体积变 形、在钢筋约束下的膨胀应力以及约束试件的强度进行了试验。结果表明,双 膨胀水泥混凝土具有较好的微膨胀性,在早期与后期均能产生一定的膨胀,在 钢筋约束条件下能够产生比较稳定的预压应力,约束试件的强度比没有约束时 有所提高,适用于具有一定约束条件的水工混凝土。 关键词:双膨胀 混凝土 自生体积变形 预压应力 双膨胀水泥,包括双膨胀中热硅酸盐水泥与双 膨胀低热矿渣硅酸盐水泥,其主要特点是,在中热或低热矿渣硅酸盐水泥的基 础上,同时利用了水泥中钙矾石与水镁石两者膨胀,钙矾石膨胀主要发生在早 期,水镁石膨胀主要发生在后期,两者取长补短,以获得适宜的膨胀量与膨胀 分布 [1] 。因此,双膨胀水泥不仅保留了中热或低热矿渣硅酸盐水泥低水化热等 的全部
本文应用新研制的中低热膨胀水泥拌制混凝土 ,进行混凝土的拌合物性能、力学性能、变形性能、热学性能和耐久性试验 ,以确定该水泥能否满足水电工程大体积混凝土的要求 .试验结果表明 ,混凝土的上述性能基本满足设计要求 ,尤其是它的膨胀性能明显优于单一的氧化镁膨胀或硫铝酸钙膨胀 ,具有明显的技术优势和经济效益 .
CaCO3型废石粉对混凝土性能影响的试验研究
魏忠,张新胜,魏桃山,贾亚琼
摘要
本文从CaCO3型废石粉的特性进行研究,通过不同掺量废石粉胶砂强度试验和混凝土配合比优化,对不同强度等级的废石粉混凝土进行工作性能、力学性能的检测和分析,研究废石粉混凝土的工作机理及主要问题。结果表明通过技术手段可以有效改善废石粉混凝土的各项性能,并且满足施工要求,具有良好的经济价值和推广意义。
关键词:碳酸钙;废石粉;配合比优化
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引言
随着我国经济的快速增长和城市化进程的加快,建筑业在不断地发展。混凝土是建筑业的脊梁。商品混凝土中的天然河砂日益短缺,已经无法满足行业的需求,同时天然河砂的价格在不断上涨,越来越多的混凝土企业选择使用破碎的石灰石来替代细集料。石灰石破碎过程中会产生大量的碎屑及石粉,这些碎屑和石粉大量堆积,造成了环境污染和资源浪费。如果能合理有效地利用这些废石粉,不仅可以节约资源,还能改善环境,从而取得良好的经济效益和社会效益。废石粉中含有大量的石屑和石粉,石屑棱角较多,可以替代一部分粗集料;石粉可以替代一部分细集料或者胶凝材料。关于石灰石粉在混凝土中所起的作用有两种观点:一种认为石粉是一种惰性掺合料,它不参与水泥的水化过程,只是在混凝土中起微集料填充作用;另一种则认为石粉参与水泥的水化过程,并且对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能都有一定的影响。本文主要研究碳酸钙型的废石粉对混凝土性能的影响及相关问题的解决方法和途径。
01
试验材料的选择
1.1 水泥
为了有效控制水泥颗粒组成对水化热的影响,降低水泥水化速度,应选择颗粒分布较宽的水泥,这样有利于实现混凝土的高流动性、低坍落度损失、高后期强度和优良耐久性。本试验选用新乡天瑞水泥厂生产的P·O42.5水泥,相关指标检测如表1、表2所示。
表1 水泥物理性能指标
表2 水泥化学成分分析(%)
1.2 矿物掺合料
优质粉煤灰和矿粉对混凝土的和易性起着重要的作用,故在矿物掺合料的选择上要慎重。本试验选用的粉煤灰为河南焦作电厂生产的Ⅱ级粉煤灰,其物理性能指标如表3所示。
表3 粉煤灰物理性能指标
矿粉为新乡新星S95矿粉,其物理性能指标如表4所示。
表4 矿粉物理性能指标
1.3 骨料
骨料的颗粒形状及表面状态直接影响着新拌混凝土的流动性能,对于废石粉混凝土来说,石子自身的含泥量对试验数据的准确性显得很关键。本试验中石子为荥阳贾峪镇5~20mm连续级配碎石,砂子为贾峪镇机制砂和水洗砂混合后的中砂,相关物理性能指标如表5、表6所示。
表5 粗骨料物理性能指标
表6 细骨料物理性能指标
1.4 废石粉的化学组成
废石粉选用荥阳某石料加工厂生产石子剩下的碎料,其含粉量为18%,其化学组成如表7所示。
表7 石粉的化学组成(%)
1.5 减水剂
本试验所用减水剂为河南科之杰生产的脂肪族高效减水剂,其物理性能指标如表8所示。
表8 减水剂物理性能指标
02
试验过程及方法
2.1 废石粉胶砂试验
由于废石粉中含有碎石颗粒,在进行胶砂试验时,需将废石粉用4.75mm的筛子进行筛分,测得废石粉中含粉量为18%,细度为25%。将筛出的石粉进行胶砂试验,按照0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%的取代率取代水泥。
表9 不同掺量废石粉的胶砂试验
▲ 图1 废石粉胶砂试验抗折强度图
▲ 图2 废石粉胶砂试验抗压强度图
由图1~2、表9可以看出:
(1)掺入废石粉的胶砂试块3d和28d的抗折强度,整体上是随着石粉掺量的增加而降低;石粉掺量在5%~25%范围内,3d抗折强度影响不大,处于相对平稳的状态;石粉掺量在30%~50%范围内,抗折强度降低趋势较明显。由此可以得出:对于石粉胶砂试块早期强度而言,25%~30%是石粉掺量的一个相对临界值。
(2)掺入废石粉的胶砂试块3d和28d的抗压强度,同样整体上是随着石粉掺量的增加而降低,石粉掺量在0%~30%时,抗压强度下降趋势较为明显;当废石粉掺量超过30%时,抗压强度基本趋于稳定,掺量在30%~50%范围内,抗压强度变化值在5MPa以内。
2.2 废石粉取代粉煤灰及砂子试验
将原始废石粉按照普通混凝土配合比设计方法进行设计,分别设计C15、C20、C25和C30四个强度等级的废石粉混凝土,废石粉采用内掺法,分别取代不同数量的粉煤灰和机制砂,检测其力学性能和工作性能。不同掺量废石粉的混凝土配合比及性能测试结果详见表10、表11。
由试验数据可以看出:
(1)同等级混凝土在水灰比相同的条件下,对减水剂的需求随着废石粉掺量的增加而增加,但是混凝土和易性有明显的改善,比普通混凝土流动性好,粘聚性强,泌水少,保水性好。这主要是由于废石粉在混凝土中起到了水泥浆体的作用。
表10 不同掺量废石粉的混凝土配合比试验
表11 不同掺量废石粉混凝土的工作性能
(2)在同强度等级条件下,未掺加废石粉的混凝土的早期强度比掺加废石粉的混凝土的早期强度发展的要快,这是由于水泥的水化速度要高于废石粉的水化速度。
(3)在一定范围内,废石粉混凝土的劈裂抗拉强度随着废石粉掺量的增加而增加,泌水率随着废石粉掺量的增加而降低,这是由于废石粉中的石粉是碳酸钙型,水化后水硬性较好,密实度较高。
(4)废石粉混凝土的初凝和终凝时间均比普通混凝土略长,其容重也比普通混凝土略高。
03
试验结果及分析
(1)随着石粉含量的增加,混凝土坍落度先是增加,而后又减小,加入外加剂后又增加。这说明掺入适量的废石粉可以增加浆体的量,从而对混凝土的工作性能有改善;但继续掺加废石粉,由于废石粉中石粉的吸水作用使混凝土变得粘稠,混凝土的坍落度降低;加入外加剂后,废石粉混凝土的保水性能得以发挥,混凝土流动性大大改善。
(2)废石粉胶砂实验中,废石粉中石粉的掺入并没有提高胶砂试块的抗压强度和抗折强度,可见废石粉的活性较低,甚至没有活性,废石粉基本上不参与水化作用。
(3)随着废石粉掺量的增加,混凝土的抗压强度呈现先减小又增加的趋势。当废石粉含量在一定的范围内时,混凝土的抗压强度会有所提高;当废石粉含量超出该范围时,混凝土的抗压强度呈现下降趋势。因废石粉的品质和含粉量的不同,该极限范围会有所不同。
(4)由于废石粉中含有大量的石屑,石屑棱角较多,低掺量废石粉加入后,废石粉需水量小于普通混凝土,在同等级混凝土条件下,废石粉混凝土的空隙率要低于普通混凝土,空隙率减少,密实度提高,抗压强度从而提高,既而使废石粉混凝土的抗渗透性要高于普通混凝土。
04
结论
(1)当废石粉含量在5%~30%时,废石粉混凝土的抗压强度及抗拉强度要高于同龄期同等级普通混凝土,抗冻、抗渗性比普通混凝土好。
(2)废石粉掺量在5%~30%范围内,混凝土的单方用水量下降3~7千克每立方米,外加剂掺量有所下降。但是当废石粉掺量高于30%以上时,单方用水量有所上升,外加剂掺量也会随之增加,混凝土和易性有所提高。
来源:中国知网
1.膨胀水泥
国内外研究成功的膨胀水泥主要有硫铝酸盐型膨胀水泥(包括K型、M型、S型膨胀水泥和明矾石、石膏矾土、硫铝酸盐膨胀水泥等)和石灰系膨胀水泥两类。
我国生产的膨胀水泥主要有硅酸盐膨胀水泥、石膏矾土膨胀水泥、硅酸盐和铝酸盐膨胀水泥、自应力水泥。另外还有石灰系膨胀水泥,即在硅酸盐水泥熟料中加入石灰和石膏而制成的膨胀水泥。
硅酸盐膨胀水泥禁止使用在有硫酸盐侵蚀性的工程中。石膏矾土膨胀水泥不能用于与碱溶液相接触的工程,亦不得与硅酸盐水泥、石灰等混合使用;施工时温度低于5℃以及环境温度高于80℃的工程,没有相应的措施也不得使用。
2.膨胀剂
膨胀剂是与水泥、水拌和后,经水化反应能生成钙矾石(C3A.3CaS04·32H20)或氢氧化钙[Ca(OH)。],使混凝土产生膨胀的外加剂。这种膨胀作用,不仅可以减少或消除干缩的体积缩小,而且还可以堵塞和充填混凝土的毛细孔隙,提高抗渗能力。
膨胀剂可分为三类,即硫铝酸钙类膨胀剂(包括明矾石、UEA,AEA三种膨胀剂)、氧化钙类膨胀剂(称CEA)、复合膨胀剂(LrEA_H)。
以膨胀水泥为胶结料配制而成的防水混凝土,称为膨胀水泥防水混凝土。由于膨胀水泥在硬化初期生成高硫型水化硫铝酸(钙矾石),使混凝土产生体积膨胀,在约束条件下改善混凝土的孔结构,并使总孔隙率降低,毛细孔径减小,从而提高混凝土的密实性和抗渗性。我国使用较多的膨胀水泥有明矾石膨胀水泥、硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥等。这些水泥,由于膨胀性较大,除用于配制防水混凝土外,还常用于补偿收缩混凝土。
混凝土拌合物出罐后,运输、停放30~45min左右,即明显出现粘稠现象,坍落度损失可达20mm以上,给施工操作带来了困难,影响浇筑质量。
(1)施工现场环境温度高,尤其是夏季,气温超过35℃时更为明显。
(2)运输、停留时间过长。
(3)混入其他品种的水泥。如石膏矾土水泥混凝土拌合物中,若混入硅酸盐水泥,则混凝土拌合物会很快失去流动性。
(4)膨胀水泥用量过多。不论何种膨胀水泥,其组分中的石膏含量,均较常用水泥的石膏含量高得多,SQ含量一般可达6.5%~7.5%。
(5)膨胀水泥的颗粒,普遍较常用水泥细小,比表面积一般达4800±200cm2/g,表现在混凝土拌合物的需水量,较之相同坍落度的一般水泥混凝土不仅多(约增加10%~15%),而且坍落度损失既快且大。
(1)合理安排施工工序,压缩运输、停留时间。允许停留和浇筑时间,应根据试验确定,并在混凝土配合比设计时适当加大坍落度值,以补偿可能的坍落度损失。不允许在拌合后的混凝土拌合物中加水调整坍落度。
(2)夏季酷热天气施工时,砂石骨料宜采取遮阳隔热措施,混凝土拌合物在运输过程中也应采取隔热措施,防止烈日暴晒,水分失散过快。但施工环境温度如过低(<5℃)则应采取保温措施。
(3)由于膨胀水泥独特的特性,对它种水泥的混入敏感性较强,因此要求膨胀水泥在储存、堆放、搅拌、运输等过程中均不应混入它种水泥,以防造成速凝或流动性迅速消失,损害混凝土的物理力学性能。搅拌机、运输车、手推车以及振捣机具、铁铲等施工机具,均应清洗干净,防止它种水泥残留物粘附其上,混入膨胀水泥混凝土中引起不良后果。
(4)膨胀水泥品种较多,各自性能不尽相同,相互间不可随便替代。即使同一品种、不同厂别的也不可替代,以防不测。