球磨粉煤灰复合掺合料性能研究
月亮不会发光
2024年01月06日 09:53:48
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  摘  要 : 将原状粉煤灰采用球磨机加入助磨剂进行粉磨 , 进而增加粉煤灰的细度 、 比表面积和活性 。 将水泥 、 磨细粉煤灰和 S95 矿渣粉按不同比例混合 , 制备了复合掺合料 。 通过实验详细研究了粉煤灰细度及掺量对复合掺合料凝结性能 、 流动性能和力学性能的影响规律

 

摘  将原状粉煤灰采用球磨机加入助磨剂进行粉磨 进而增加粉煤灰的细度 比表面积和活性 将水泥 磨细粉煤灰和 S95 矿渣粉按不同比例混合 制备了复合掺合料 通过实验详细研究了粉煤灰细度及掺量对复合掺合料凝结性能 流动性能和力学性能的影响规律 为粉煤灰复合掺合料的应用提供依据 。 
粉煤灰作为燃煤工业副产物 目前呈现大量堆积与亟待应用阶段 [1]。 将中低品位的粉煤灰进行粉磨提高其活性 将水泥 磨细粉煤灰和 S95 矿渣粉按一定比例混合 制备复合掺合料进而替代部分矿渣粉是粉煤灰综合利用的有效途径之一 [2]。 本文将原状粉煤灰进行粉磨 研究粉磨不同时间后的粉煤灰通过对 S95 矿渣粉的等量替代制备成复合掺合料 得到粉煤灰细度及掺量对复合掺合料凝结性能 流动性能和力学性能的影响规律

01

实验

1.1  实验物料
论文选用的粉煤灰是由潍坊某公司提供 级灰 主要成分见表 1。 
通过激光粒度分析 原灰的平均粒径为 39.85μm, 中位径为 19.98μm。
实验所用的 S95 矿渣粉是由济钢集团提供 主要成分如表 2。 
所使用的水泥是由山东水泥有限公司所产的 PO42.5 普通硅酸盐水泥 主要成分及性能如表 3、4。 
试验用细骨料为中国 ISO 标准砂
1.2  实验步骤  
每次称取 5kg 烘干后的原状粉煤灰放置于小型球磨机中进行球磨 球磨中加入万分之三质量比例的助磨剂 球磨时间分为 60min、 90min、 120min, 分别用 F60、 F90、 F120 表示

02

复合掺合料性能研究

2.1  掺合料配比

配比设计采用 等量取代法 ”, 复合掺合料中水泥所占重量不变 水泥占胶凝材料总量的 50% , 粉煤灰和矿渣粉分别以 3∶7、43∶6、53∶5、63∶4 的比例复掺替代 50% 的水泥 其中水 225g, 复合掺合料 450g, 标准砂 1350g。

复合掺合料的配比及编号如表 所示 。 

2.2  复合掺合料凝结性能

复合掺合料的初凝时间如表 所示

由表 可以看出 随着粉煤灰掺量的增加 初凝时间的变化规律性并不是很强 这主要是由于助磨剂 的加入在粉煤灰颗粒的周围附着一层油膜 阻止其水化 使得凝结时间变长 而另一方面 助磨剂的加入导致粉煤灰细度变小 比表面能增大 导致水泥的水化速度加快 凝结时间变短 [3]。 综合上述实验结果 掺合料初凝时间与纯水泥的比值均小于 200% , 符合相关标准的要求 。 

2.3  复合掺合料流动性能

复合掺合料的流动度如表 7。 

从表 可以看出 在用水量不变的情况下 砂浆的流动度比会随着粉煤灰用量的逐渐增大 通过这种现象可以明显的看出粉煤灰用量对砂浆流动度的影响 即流动度与粉煤灰的用量成正比 [4]。 造成上述现象的原因主要有两个 在当用水量不变的大前提下 一是粉煤灰和水泥的颗粒形状不同 前者为球形颗粒 而后者大多为不规则的多面体 粉煤灰加入水泥中 粉煤灰颗粒在水泥颗粒中起到了与轴承中滚珠相似的作用 大大降低了水泥颗粒流动所出现的摩擦力 [5]。 二是粉煤灰经过磨细处理 经过处理后的粉煤灰的粒径较之水泥的粒径会小很多 水泥与水泥之间 的颗粒间隙被粉煤灰填充 从而改善了材料颗粒之间的级配 [6]。 综合上述研究结果可知 所有组成的复合掺合料流动度均高于纯水泥砂浆对比样 满足相关标准对流动度比高于 95% 的要求

2.4  复合掺合料力学性能

用试验机对到达预设龄期的砂浆试样进行力学强度的测定 给出的是 3d 的力学性能 。 

根据表 显示 3d 龄期时 粉煤灰掺入量的增加会对砂浆的力学强度造成负提升 并且在粉煤灰的掺量相同时 粉煤灰细度的减小也会对砂浆的力学强度产生比较差的影响

给出的是 7d 的力学性能 。 

根据表 数据结果显示 7d 龄期时 砂浆的抗压抗折的强度规律与 3d 的几乎一致 ——— 煤灰掺入 的增加会对砂浆的力学强度造成负提升 并且 在粉煤灰的掺量相同时 粉煤灰细度的减小也会对砂浆的力学强度产生比较差的影响 掺入粉煤灰的砂浆的强度与纯水泥的砂浆之间还是有着一定的差距 但与 3d 龄期相比 ,7d 龄期的力学强度都有了一定的增长 缩小了与纯水泥砂浆的差距

综合上述实验结果 ,F60S7、F60S6、F60S5、F90S7、F120S7、 组成的掺合料的抗压强度与纯水泥的比值均大于 70% , 符合相关标准的要求 其中 F60 的磨细粉煤灰的活性最好

10 给出的是 28d 的力学性能  

根据表 10 数据结果所示 当达到 28 d 绝大部分掺入粉煤灰的砂浆均接近纯水泥的普通砂浆的力学强度 其中粉煤灰细度较小的试件尤为明显 虽然由于粉磨时间和粉磨条件的不足 与纯水泥的砂浆试件的强度还有差距 但差距很小 这主要是由于火山灰效应 粉煤灰中的玻璃体是硅酸铝质的 这种成分会在水分子的参与下 与水泥水化产生的氢氧化钙进行活性反应 促进了砂浆强度的增长

当粉煤灰与矿渣粉比例为 5∶5 6∶4 试件的力学强度明显高于其他比例 但掺入的粉煤灰超过一定的比例时 会导致砂浆力学性质下降 在粉煤灰的掺量相同时 试件的抗压强度和抗折强度随着粉煤灰细度的减小而增加 其中力学强度出现下降的砂浆可能是因为掺入的粉煤灰细度过低 导致砂浆强度增长缓慢所引起的 。 

综合上述实验结果 三组粉煤灰组成的掺合料中除了 F60 S7、 F90 S5、 F120 S6、 F120 S4 四组砂浆 抗压强度比值均大于 95% , 符合相关标准的要求 其中 F90S7 的复合掺合料的活性最好

03

结 论

本文选用某粉煤灰原灰为研究对象 采用球磨机进行粉磨 研究了粉磨后细灰不同比例替代 S95 矿粉对其凝结性能 流动性能和力学性能的影响 通过实验得到如下结论 : 
(1)  随着粉煤灰掺量的增加 初凝时间逐渐增加 而加入助磨剂的粉煤灰掺量的增加 初凝时间出现了不一样的变化 规律性并不是很强 。 
(2)  在用水量不变的情况下 砂浆的流动度比会随着粉煤灰用量的逐渐增大 得出粉煤灰用量对砂浆流动度的影响规律 即流动度与粉煤灰的用量成正比 。 
(3)  在砂浆的活性实验中 , 7d 龄期时 F60 S7、 F60S6、 F60 S5、 F90 S7、 F120 S7 组成的掺合料的抗压强度与纯水泥的比值均大于 70% , 符合相关标准的要求 其中 F60 的磨细粉煤灰的活性最好 28d 龄期时 ,F60 、 F90 、 F120 三组粉煤灰时组成的掺合料的抗压强度与纯水泥的比值只有 F120 S5、 F120 S4 大于 95% , 符合相关标准的要求 而加入助磨剂的三组粉煤灰时组成的掺合料中除了 F60 S7、 F90 S5、 F120 S6、 F120 S4 四组砂浆 抗压强度比值均大于 95% , 符合相关标准的要求 其中 F90 S7 的复合掺合料的活性最好         

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yj蓝天
2024年01月07日 07:24:47
3楼

好资料,对于粉煤灰的综合利用具有很好的启发作用,学习啦,谢谢楼主分享

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