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特高拱坝中粉煤灰含铵量对混凝土性能的影响

来源:原创论文网 添加时间:2021-01-08

  摘    要: 为了探究粉煤灰中铵含量对混凝土性能的影响,采用乌东德水电站大坝和地下厂房混凝土施工配合比,研究了两种典型粉煤灰中铵含量对混凝土性能的影响,包括对新拌混凝土坍落度、含气量和凝结时间的影响,以及对混凝土力学性能的影响。研究结果表明:当采用不同铵含量粉煤灰时,残留铵对混凝土拌和物的引气剂掺量、坍落度和含气量经时损失率、混凝土凝结时间、泌水率均有不同程度影响;当铵含量超过一定程度时,引气剂增加,坍落度及含气量经时损失偏大,凝结时间略长,泌水率略有增加,但对混凝土的抗压强度影响不明显。研究结果可为水利水电建设工程混凝土生产及混凝土质量控制提供参考。

  关键词: 粉煤灰; 铵含量; 拌和物; 低热水泥;

  粉煤灰作为电厂排放的主要固体废弃物之一,近些年来被广泛地应用于建筑、建材领域。在厦门市及大型水利工程拌和或浇筑掺有部分粉煤灰的混凝土过程中发现,部分混凝土会发出一股刺激性的难闻氨味,特别是在混凝土搅拌过程中,刺激性的氨味会更大,部分商品混凝土搅拌站及建材制品公司均发现类似的问题[1]。

  据相关研究,粉煤灰中的铵会在碱性环境下持续反应放出氨气,在混凝土表面产生泡眼[2],对混凝土的表观和抗压强度造成不利影响[3];张宇等人对粉煤灰中氨的存在形式进行了研究,并探索了几种测定氨含量的方法[4]。本文针对乌东德水电站特高拱坝出现的类似问题,开展了粉煤灰中铵含量对混凝土性能影响的研究。
 

特高拱坝中粉煤灰含铵量对混凝土性能的影响
 

  1 、混凝土配合比

  本次试验选用大坝主体工程和地下厂房两个典型配合比。其中大坝主体三级配常态混凝土施工配合比设计等级为C18030W14F200,坍落度控制在30~50 mm,含气量控制在4.0%~5.0%。地下厂房二级配泵送混凝土施工配合比设计等级为C9030W10F150,坍落度控制在160~180 mm,含气量控制在3.5%~4.5%。混凝土试验用配合比见表1。

  表1 混凝土施工配合比
表1 混凝土施工配合比

  2 、试验原材料

  本次试验用原材料为1种水泥、2种粉煤灰(同一生产厂家,不同程度铵含量)、2种减水剂、1种引气剂,各种原材料汇总列于表2。

  2.1 、水 泥

  试验用水泥采用四川嘉华企业集团水泥股份有限公司生产的42.5低热硅酸盐水泥(以下简称:四川嘉华P·LH42.5),水泥物理力学性能检测结果列于表3,水泥化学成分分析及水化热检测结果列于表4。

  表2 原材料品种及生产厂家
表2 原材料品种及生产厂家

  表3 水泥物理力学性能检测结果
表3 水泥物理力学性能检测结果

  表4 水泥水化热及化学成分分析检测结果
表4 水泥水化热及化学成分分析检测结果

  2.2 、粉煤灰

  试验用粉煤灰采用发耳电厂生产的2个批次粉煤灰,含铵量较低的粉煤灰样品简称为A(以下相同),含铵量较高的粉煤灰样品简称为B(以下相同),粉煤灰性能检测结果列于表5和表6。依据工程标准,采用综合滴定法对A、B粉煤灰样品进行残留铵含量检测,A粉煤灰样品残留铵含量检测结果为69.52 mg/kg,B粉煤灰样品残留铵含量检测结果为2 893.94 mg/kg。

  2.3、 拌和用水

  拌和用水采用施工营地生活用水。

  2.4、 骨 料

  细骨料采用砂石加工系统生产的人工砂、人工碎石,检测结果列于表7和表8。

  2.5 、外加剂

  外加剂采用江苏苏博特新材料股份有限公司生产的缓凝型高效减水剂JM-Ⅱ(C),缓凝型高性能减水剂PCA-Ⅰ、高效引气剂GYQ。

  3、 混凝土性能试验

  3.1、 混凝土拌和物性能

  根据表1中给定的混凝土配合比参数和技术要求,在水胶比、砂率、粉煤灰掺量、骨料级配固定不变的条件下,考虑两种不同铵含量的粉煤灰,A 粉煤灰和B粉煤灰,对强度等级为C9030的二级配泵送混凝土和强度等级为C18030的三级配常态混凝土,进行拌和物性能及硬化物性能试验,混凝土拌和物性能试验结果列于表9~12。

  表5 粉煤灰性能检测结果
表5 粉煤灰性能检测结果

  注:表中活性指数采用四川嘉华低热硅酸盐水泥P·LH42.5水泥检验; 含铵量定性检测方法为称取一定量的粉煤灰和水泥样品均匀分散到蒸馏水中,搅拌后用广泛pH试纸检测溶液pH值。

  表6 粉煤灰化学成分检测结果
表6 粉煤灰化学成分检测结果

  表7 人工砂品质性能检测结果
表7 人工砂品质性能检测结果

  表8 人工碎石物理性能试验检测结果
表8 人工碎石物理性能试验检测结果

  (1) 达到相同含气量时,掺高铵含量B粉煤灰的常态混凝土的引气剂掺量低于掺低铵含量A粉煤灰的混凝土;而对泵送混凝土,两种铵含量粉煤灰对引气剂掺量没有影响。

  表9 混凝土拌和物性能试验结果

  表10 混凝土坍落度经时损失试验结果
表10 混凝土坍落度经时损失试验结果

  表11 混凝土含气量经时损失试验结果
表11 混凝土含气量经时损失试验结果

  表12 混凝土凝结时间试验结果
表12 混凝土凝结时间试验结果

  (2) 从坍落度1 h经时损失率看,常态混凝土掺B粉煤灰的经时损失率略高于掺A粉煤灰的,而泵送混凝土的则基本相当。

  (3) 从含气量1 h经时损失率看,掺两种铵含量粉煤灰对常态混凝土的经时损失率影响不明显,而泵送混凝土的则是掺B粉煤灰的略高于掺A粉煤灰。

  (4) 掺B粉煤灰的混凝土初凝时间和终凝时间都略长于掺A粉煤灰的。

  (5) 掺B粉煤灰的混凝土泌水率要高于掺A粉煤灰。

  (6) 掺B粉煤灰混凝土后,混凝土拌和物出机后整个拌和过程能明显嗅到刺激性的氨气味,拌和物的pH值定性检测比掺A粉煤灰大。

  综上所述:粉煤灰中铵含量对混凝土拌和物的引气剂掺量、坍落度损失率、含气量损失率、混凝土凝结时间、泌水率均有一定的影响。

  4 、结 论

  (1) 粉煤灰中铵含量对混凝土拌和物的引气剂掺量、坍落度和含气量损失率、凝结时间、泌水率均有一定的影响。
  (2) 粉煤灰中铵含量对混凝土抗压强度和劈拉强度无明显影响。
  (3) 粉煤灰中铵含量对混凝土耐久性能、变形性能、热学性能和其他方面的性能影响有待研究。

  参考文献

  [1] 黄洪财.粉煤灰氨味问题成因的调查研究[J].新型建筑材料,2013,40(12):23-25.
  [2] 张晓利.问题粉煤灰引起的混凝土冒泡的原因分析[J].江西建材,2015(14):6,12.
  [3] 刘冠杰,陈玉峰,任建国.高铵盐粉煤灰在混凝土中的应用研究[J].新型建筑材料,2016,43(11):27-29,38.
  [4] 张宇,王智,孙化强,等.脱硝后粉煤灰中氨氮物质的性质探讨[J].粉煤灰,2015,27(5):5-6,10.

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