稻壳灰煤矸石增强混凝土抗冻性能研究.pdf

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1、文章编号：1009—944l(2012)11—0008—03稻壳灰煤矸石增强混凝土抗冻性能研究口口陈应才(宁夏固原市公路工程质量监督站，宁夏固原756000)摘要：试验研究了稻壳灰、煤矸石对混凝土力学性能和抗冻性能的影响。分别以稻壳灰1．0％、2．O％、3．O％和煤矸石20．0％、25．0％等量取代水泥，标准养护28d后进行强度测试。试验发现，当稻壳灰以2％一3％等量取代时，可以显著提高混凝土的强度和抗冻性能，从经济的角度考虑其最优掺量为2％。煤矸石具有一定的火山灰活性，但增强效果不明显。关键词：力学性能；抗冻性；稻壳灰；煤矸

2、石中图分类号：TU528．04l文献标识码：A引言我国是世界上水稻种植量最大的国家之一，据统计，2009年全国的稻谷产量为19550万t，按照稻壳一般占稻谷质量的20％计算，全国年产稻壳约3910万t，稻壳资源十分丰富。尽管稻壳有许多实际的或潜在的工业用途，但目前在大多数碾米企业中，其处理一般是自然堆放或焚烧，既占用土地资源，又污染周边环境；同时存在潜在的火灾隐患，是环保部门和稻米加工企业面临的难题之一。研究发现，在600℃以下进行控制焚烧得到的低温稻壳灰是由纳米尺度的SiO：凝胶粒子(约50nm)疏松地粘聚而成¨o。因此，在

3、胶凝材料中引入的纳米级稻壳灰，不仅可以发挥物理填充效应(微颗粒效应)，改善胶凝材料系统的颗粒粒径分布，使系统的颗粒堆积更紧密合理；而且其高化学活性能促进二次水化反应，增加凝胶体数量并使水化产物在整个界面过渡层内分布趋于均匀，从而提高混凝土性能。在亟待解决混凝土耐久性的今天，充分利用纳米级的低温稻壳灰，从结构上改善混凝土的抗冻性能不失为一种良策。因此，本课题探索利用具有优异特性的纳米稻壳灰和作为工业废弃物的煤矸石改性混凝土，以提高混凝土的强度和抗冻性能，期望能够推动稻壳灰和煤矸石资源的开发和利用。1．1试验材料(1)水泥：采用宁

4、夏赛马水泥有限公司生产的P·O42．5水泥，经检测满足国家标准的要求。(2)骨料：采用宁夏镇北堡产山砂，为细度模数3．O的中砂，表观密度为2600kg／m3，堆积密度为1500k∥m3，含泥量1．5％；人工碎石，粒径5～20n1IIl，连续级配，压碎指标为6．5％。(3)煤矸石：宁夏石嘴山石炭井自燃煤矸石，其密度为2710kg／m3，比表面积为560m2／g，其化学成分见表1。(4)稻壳灰：湖南弋阳县恒隆保温材料有限公司产无碳白稻壳灰，其化学成分见表1。表1矿物掺合料的化学成分％原材料si02m203Fe203Ca0M90煤矸

5、石53．0836．407．471．000．39稻壳灰89．47O．60．371．441．1l(5)减水剂：采用北京慕湖外加剂有限公司生产的FDN高浓型萘系高效减水剂。(6)水：拌和水、养护水均为自来水，满足规范对水的品质的要求。1．2试验方法混凝土水胶比为0．35和0．4，纳米稻壳灰按1％、2％和3％(质量分数)，煤矸石按20％和25％(质量分数)等量取代水泥，掺加高效减水剂使混凝土坍落度保持在60～100mm之间，混凝土配合比如表2所示。混凝土的拌和、成型养护、抗压强度试验方法按GB／T50081_2002《普通混凝土力学性

6、能试验方法》进行，采用100mm×loomm×100mm的试模，试件标准养护龄期为28d。混凝土抗冻试验采用sD105—82《水工混凝土试验规程》中推荐的混凝土抗冻性试验方法(慢冻法)进行100次冻融循环试验。1试验材料和试验方法2试验结果·8·风燃盯ch&Applica‰nofBllildiI喀MateriaJs表2混凝土的力学性能水胶比稻壳灰掺量煤矸石掺量28d抗压强度编号矸yC／％／MPaJZlO．4O51．6D10．41055．1D2O．42O60．2D30．43O59．4MlO．402050．1M20．402548．

7、3DMl0．422056．1DM2O．432057．9DM30．422553．7DM4O．432554．11)JZ一基准组；D一掺加稻壳灰组，掺量为取代水泥质量的百分率；M一掺加煤矸石组，掺量为取代水泥质量的百分率。2．1掺合料对混凝土抗压强度的影响混凝土28d抗压强度如表2所示。图1为稻壳灰和煤矸石单掺对混凝土抗压强度的影响。由图1可见，随着稻壳灰掺量的增加，混凝土28d抗压强度增加。水胶比为0．4时，D1组、D2组和D3组的28d抗压强度较Jzl组提高了6．8％、16．7％和15．1％，以掺量2％时最优。签70蒌60藿嚣辗

8、3020lo0JZlDlD2D3JZlMlM2矿物掺合料图1稻壳灰、煤矸石单掺对混凝土28d抗压强度的影响随着煤矸石掺量的增加，混凝土28d抗压强度有降低的趋势。水胶比为o。4时，M1组和M2组的28d抗压强度较JZ组降低了2．9％和6．4％。其原因主要是28d龄期时煤矸石的