Ⅲ级粉煤灰在C30混凝土中的应用研究

摘要

近年来，随着各专业学科研究的交叉融合和推动，新型建筑材料的研究和实用也正以十分惊人的速度发展着，将不同功能属性的矿物掺合料加入混凝土中的探索和实践，已经成为建筑材料重要的发展趋势之一。Ⅲ级粉煤灰是火力发电厂产生的主要工业废料，其被称为“人工沙尘暴”，产量巨大，不仅占用土地，影响环境，又对很多产业带来了经济压力。结合市场调查和分析，借鉴前人已研究的相关成果，确定了Ⅲ级粉煤灰在常用C30混凝土中的应用研究这一课题。
　　以高效和广泛地利用为研究最终目标，确定以常用强度等级C30混凝土为主要研究对象， I级粉煤灰掺量为基准，设定砂率Sp、泵送剂掺量PA、Ⅲ级粉煤灰的等效率Fp为主要因素，设计正交试验L9(34)方案和以Ⅲ级粉煤灰等效率Ep为因素的单因素试验方案，研究掺Ⅲ级原状粉煤灰对混凝土强度的作用规律，探究其在C30混凝土中应用的可能性和合理掺量。试验研究表明:Ⅲ级粉煤灰混凝土强度与砂率值呈负相关关系，随等效率、泵送剂掺量的增大，呈先增大到一个峰值后再下降的关系，等效率Ep最优值为1.0左右（合理值0.8左右），最优组合为:砂率36％、泵送剂掺量2.8％、等效率1.0。其中，影响Ⅲ级粉煤灰混凝土强度较大的是等效率和砂率。
　　在强度试验结果的基础上，以Ⅲ级粉煤灰取代率f和镁渣掺量m为因素，设计混合均匀试验方案U12(6，4)，探索Ⅲ级粉煤灰和镁渣耦合对混凝土抗压强度与碳化深度Cd的作用规律。对试验数据结果进行最小二乘的拟合，建立非线性关系数学模型。研究表明:关于混凝土的强度，镁渣掺量的影响大于粉煤灰取代率的影响，镁渣掺量不大于49％时为正效应，粉煤灰取代率为负效应，二者的耦合效应为正，有利于混凝土强度的增长，合理组合为f=36％，m=5％。关于混凝土的碳化，镁渣掺量的影响低于粉煤灰取代率的影响，粉煤灰取代率为正效应，镁渣掺量不大于33.8％时为负效应，二者耦合为负效应，有助于混凝土的抗碳化。
　　用Ⅲ级粉煤灰可配制满足和易性、强度和抗碳化性能要求的C30混凝土。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 建筑与建材行业的发展与趋势

1．1．2 混凝土的发展

1．1．3 配合比设计方法

1．1．4 粉煤灰与粉煤灰混凝土应用

1．1．5 Ⅲ级粉煤灰混凝土研究的必要性

1．2 Ⅲ级粉煤灰混凝土研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究目标

1．5 本研究拟解决的关键问题

1．6 研究方法

1．7 技术路线

2 混凝土配合比设计原理

2．1 初步配合比设计

2．1．1 配制强度的确定

2．1．2 水胶比w／B

2．1．3 用水量和外加剂

2．1．4 胶凝材料、掺合料和水泥用量计算

2．1．5 砂率

2．1．6 粗、细骨料用量

2．2 配合比试拌与调整

2．2．1 流动性调整

2．2．2 保水性调整

2．2．3 粘聚性调整

2．2．4 混凝土配合比强度测定

2．3 Ⅲ级粉煤灰C30混凝土概念设计

2．4 本章小结

3 原材料试验及其基本性质

3．1 胶凝材料

3．1．1 水泥

3．1．2 粉煤灰

3．3．3 镁渣

3．2 骨料

3．2．1 粗骨料

3．2．2 细骨料

3．3 外加剂

3．4 拌合水和养护水

3．5 本章小结

4 Ⅲ级粉煤灰混凝土力学性能试验

4．1 方案设计

4．1．1 单因素试验方案设计

4．1．2 正交试验方案设计

4．1．3 混合均匀试验方案

4．2 试验原材料说明

4．3 试验方法

4．3．1 混凝土拌合方法

4．3．2 混凝土坍落度与扩展度试验方法

4．3．3 混凝土试件成型及养护方法

4．3．4 混凝土立方体抗压强度测定方法

4．4．5 单因素试验结果与分析

4．5 正交试验结果与分析

4．5．1 混凝土抗压强度的极差分析

4．6 混合均匀试验结果与分析

4．6．1 模型建立

4．6．2 效应分析

4．6．3 单因素效应

4．6．4 边际效应

4．6．5 耦合效应

4．6．6 强度预测

5 Ⅲ级粉煤灰混凝土碳化性能试验

5．1 混凝土碳化机理

5．2 影响混凝土碳化的因素

5．3 试验原材料

5．4 方案设计

5．5 混凝土碳化深度测定方法

5．6 结果与分析

5．6．1 模型建立

5．6．2 效应分析

5．6．3 单因素效应

5．6．4 边际效应

5．6．5 耦合效应

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 存在的不足及展望

参考文献

致谢

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