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時間:2014-05-14 10:52:31
作者:世邦機器
粉煤灰既然不能全部水化,就需要考慮它的“水化度”。據(jù)研究和觀察,粉煤灰在膠凝材料中水化,不但和時間(齡期)有關(guān),還和膠凝材料中Ca(OH)2的濃度有關(guān)。中國建筑材料科學研究院研究了在中熱硅酸鹽水泥摻不同數(shù)量粉煤灰的膠凝材料中,粉煤灰的水化程度和水化速率:將試樣置于50℃:的溫度下,認為這樣可以比在標準溫度下反應(yīng)加速6~8倍,即在50℃反應(yīng)一個月相當于在20℃下反應(yīng)6〜8個月,在50℃的溫度下反應(yīng)6個月就相當于在20℃溫度下反應(yīng)3~4年。通過這樣的試驗發(fā)現(xiàn),粉煤灰在水化早期反應(yīng)速度較快,然后逐漸減慢,但在相當長的時間內(nèi)水化反應(yīng)一直在進行。在50℃下反應(yīng)6個月,摻粉煤灰20%的試樣大約有5%(1/4)的粉煤灰已經(jīng)水化,還有15%(3/4)未水化;摻粉煤灰70%的試樣,只有12.5%(1/6〜1/5)已經(jīng)水化,還有57.5%(5/6〜4/5)未水化。從粉煤灰的水化速度隨時間變化的關(guān)系曲線推測,粉煤灰在3〜4年后仍然在水化,摻粉煤灰少的試樣,粉煤灰的反應(yīng)速度仍快于粉煤灰摻量大的試樣,而粉煤灰摻量為70%的試樣,由于膠凝材料體系中Ca(OH)2數(shù)量過低,反應(yīng)速度趨于零。
長江科學院用掃描電子顯微鏡觀察了在中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥分別摻不同數(shù)量粉煤灰,在標準條件養(yǎng)護下粉煤灰的水化反應(yīng)情況,發(fā)現(xiàn)在中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥各自摻粉煤灰從20%~70%,齡期從180d〜3a(年)的所有試樣中,都可以觀察到粉煤灰微珠發(fā)生了水化反應(yīng),但反應(yīng)都只是在微珠的表面進行。粉煤灰粉磨以及粉煤灰磨細,對于粉煤灰來說一直都是一個大問題。測定過一顆水化180d的空心微珠,它的直徑約23μm,殼厚約1.4μm,而水化層大約只有0.1μm;由于玻璃體與惰性物質(zhì)夾雜共生是無序的,所以微珠表面的水化反應(yīng)也是無序的,反應(yīng)產(chǎn)物隨機形成圖案,即使水化齡期已達三年,微珠仍然是完整的;這些現(xiàn)象說明,粉煤灰的水化速度是極緩慢的,水化度是很低的。
1962年湖北蒲圻陸水“三峽試驗壩”第1壩段和第14壩段的混凝土/試用了在500號普通硅酸鹽水泥(當年的水泥標號)摻15%~30%粉煤灰,35年后,曾作過調(diào)查觀察,混凝土外觀完好,無風化剝蝕跡象,當年設(shè)計標號為號的混凝土,用回彈儀測定其強度,已達30MPa以上。鑿取了一些試樣用掃描電子顯微_觀察,雖然經(jīng)歷了35年,觀察到的結(jié)果竟和上述三年齡期的試驗結(jié)果十分相似,微珠表面起了水化反應(yīng),而微珠顆粒仍清晰可辨,進一步證明粉煤灰的水化速度十分緩慢,而摻粉煤灰混凝土的強度和耐久性都是好的。
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煤中灰分是一種惰性組分,因此高灰分煤的發(fā)熱量低。對于粉煤灰加工設(shè)備煤粉爐,由于礦物質(zhì)的可磨性比煤的有機質(zhì)差,所以高灰分煤的粉煤灰加工制粉電耗大,磨煤機及煤粉管道、鍋爐受熱面的磨損也大。
這對水泥水化速度不利。水化速度減慢,生成C-S-H凝膠的速度隨之減慢,表現(xiàn)為水泥的初、終凝時問延長。粉煤慶取代率越大,水泥漿體的濃度降低率也越大,水化速度變慢,初、終凝時問也延長更多。
為使粉煤灰在混凝土中充分發(fā)揮火山灰活性,還要作多方面綜合的考慮。GB1596―1991中只對用于水泥的粉煤灰規(guī)定“抗壓強度比”的要求,而對用于混凝土的粉煤灰則無要求。
美國ASTM C―618標準對粉煤灰密度和細度的均勻性都明確規(guī)定變化范圍不得大于5%,這是粉煤灰重要的品質(zhì)指標,不容忽視。我國對此不作規(guī)定,但強調(diào),應(yīng)在粉煤灰產(chǎn)品生產(chǎn)控制中測定粉煤灰的均勻性。
此外,美國用粉煤灰作礦井回灌工程已有20多年歷史。一般每10〜15m設(shè)一灌漿孔,將純粉煤灰灌入,回填后強度可達0.7t/m2,20a未發(fā)現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。礦井回灌用粉煤灰量很大,1985年一年即用去粉煤灰渣102萬t。
為丫提高粉煤灰在水泥和混凝土中的使較,需要提高粉煤灰的活性,就需要對粉煤灰進行活化與改性。