粉煤灰水泥堆积效应与其抗压强度的关系1Word格式.docx

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文献标识码：

Ａ

ＥｆｆｅｃｔｏｆＰａｃｋｉｎｇｏｆＦｌｙＡｓｈＣｅｍｅｎｔ

ｏｎ

ＩｔｓＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｔｒｅｎｇｔｈ

ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ－ｊｕａｒｌ，

ＺＨＡＮＧＸｉｏｎｇ

（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，

ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ｆｌｙａｓｈｐｏｗｄｅｒ，ｗｈｉｃｈｗａｓｇｒｉｎｄｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｗａｓｍｉｘｅｄｉｎ

ａ

ｓｅｒｉｅｓｏｆｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｗｉｔｈＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙｄｅｎ—

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Ｄｉｎｇｅｒ－—Ｆｕｎｋｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉ—・

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ｔｈｅｔｅｓｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔａｎｄｆｌｙａｓｈ

ｐｏｗｄｅｒｂｙＬＳ一２３０ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙｄｅｎｓｅｓｔｐａｃｋｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｆｌｙａｓｈｃｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｇｒｅｙｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｓｔａｎｄ—ａｒｄｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅｏｆｆｌｙａｓｈ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｄｅｎｓｅｐａｃｋｉｎｇ；

ｄｅｇｒｅｅｏｆｇｒｅｙｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；

ｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｆｌｙａｓｈｃｅｍｅｎｔ

长期以来，用于生产粉煤灰水泥的粉煤灰均采用与水泥、石膏等共同粉磨的生产工艺．众所周知，粉煤灰和水泥的易磨性是不一样的，而粗放型混合粉磨只能控制粉煤灰水泥粉体总体细度，却难以控制水泥与粉煤灰的细度匹配．

收稿日期：

２００５—１２－３０；

修订日期：

２００６一０３一０７

基金项目ｔ国家重点基础研究发展规划（９７３）项目（２００１ＣＢ６１０７０３）作者简介：

张永娟（１９６０一），女，上海人，同济大学副教授，博士．

４４

建筑材料学报

第１０卷

胶凝体系粉体的堆积密度将直接影响到其净浆、砂浆、混凝土的流动性，影响到其硬化体的孔隙率，从而影响到其他性能，如强度、耐侵蚀性和抗渗性等‘１￣引．随着混凝土技术的发展，人们引入了超细矿物掺和料的概念．工程应用及研究结果表明：

超细矿物掺和料能极大地改善混凝土的工作性、强度、耐久性ｎｑ３；

矿渣粉体只有当其颗粒粒径小于一定值时，才能对混凝土强度起积极的作

用‘８｜。

由于上述原因，粉煤灰水泥生产中粉煤灰和水泥分别粉磨已成必然趋势，但粉煤灰应磨细到什么程度？

粉煤灰与水泥的细度匹配又如何？

这方面的研究还鲜有报道．本文运用Ｄｉｎｇｅｒ—Ｆｕｎｋ数学模型得出粉煤灰水泥粉体最紧密堆积颗粒群分布，运用灰色关联分析原理研究粉煤灰水泥粉体实际颗粒群分布与最紧密堆积颗粒群分布间的灰色关联度，再实测粉煤灰水泥净浆及胶砂的有关宏观性能，然后探讨该两者的相互关系，从而为获得性能优良的粉煤灰水泥提供一定的理论依据．１

１．１

基本原理

Ａｎｄｒｅａｓｅｎ和Ｄｉｎｇｅｒ－Ｆｕｎｋ粉体堆积方程［９１

经典粉体颗粒连续堆积理论的主要倡导者是Ａｎｄｒｅａｓｅｎ．他认为粉体颗粒分布形式总是相同

的（即统计类似），即使加入愈来愈粗的颗粒也是如此，且所加入的大颗粒的体积总是粉体颗粒总体积的恒定分数．Ａｎｄｒｅａｓｅｎ方程为

ＣＰＦＴ／１００一（Ｄ／Ｄ１）”

（１）

式中：

ＣＰＦＴ为颗粒粒径等于Ｄ时粉体的筛余百分数；

Ｄ。

为粉体最大颗粒粒径；

咒为分布模数．Ａｎｄｒｅａｓｅｎ方程描述了含有无限小尺寸颗粒粉体的连续堆积，显然这在实际中不可能，因此，该方程必须加以修正．

２０世纪７０年代，Ｄｉｎｇｅｒ和Ｆｕｎｋ通过引入有限小颗粒尺寸Ｄ。

对Ａｎｄｒｅａｓｅｎ方程进行修正．他们假定：

当Ｄ—Ｄ。

时，ＣＰＦＴ／１００＝＝０；

当Ｄ—Ｄｌ时，ＣＰＦＴ／１００＝１，则

ＣＰＦＴ／１００＝（Ｄ“一Ｄ：

）／（Ｄ｝一Ｄ：

）

（２）

１．２灰色关联分析原理

一般系统都包含许多因素，而多种因素共同作用的结果决定了系统的发展态势．灰色关联分析的基本原理是考察系统各因素之间微观或宏观的几何接近，根据序列曲线几何形状的相似程度来判断各因素联系是否紧密。

曲线越接近，相应序列（因素）之间的关联度就越大，反之就越小．因此，灰色关联分析是分析和确定各因素之间的影响程度或若干个子因素（子序列）对主因素（母序歹Ｉｊ）的贡献程度．有关灰色关联度计算方法参见文献Ｅ８３。

２

试验

水泥熟料、二水石膏取自上海宝山水泥厂，粉煤灰（Ｆ）取自上海石洞口电厂。

它们的化学组成

２．１原材料

见表１．以９２％（质量分数．文中涉及的掺量均为质量分数）的水泥熟料掺８％的二水石膏配成纯硅酸盐水泥（Ｃ）．通过控制实验室标准磨机粉磨时间及球配将水泥和粉煤灰制成不同颗粒群分布特征的试样．表２为水泥和粉煤灰的激光粒度分析结果．

２．２

性能测试

按照ＧＢ／Ｔ１３４６—２００１（（水泥标准稠度用水量测试方法》测定水泥净浆标准稠度用水量．按照

ＧＢ／Ｔ１７６７１一－１９９９《水泥胶砂强度测试方法》测定粉煤灰水泥胶砂试样３，２８ｄ抗压强度．

３结果分析与讨论

３．１

粉煤灰水泥粉体最紧密堆积颗粒群分布与实际颗粒群分布间的灰色关联度

以Ｄ。

＝０．０１弘ｍ，Ｄｌ一２００弘ｍ，行一０．３３代入Ｄｉｎｇｅｒ—Ｆｕｎｋ方程，求得粉煤灰水泥粉体最紧密

第１期张永娟，等：

４５

堆积颗粒群分布．以粉煤灰、水泥激光粒度检测结果计算出粉煤灰水泥粉体的实际颗粒群分布．以粉煤灰水泥粉体最紧密堆积颗粒群分布为母序列，以粉煤灰水泥粉体实际颗粒群分布为子序列（母序列与子序列值见表３），进行灰色关联分析，结果见图１．

从图１可见，Ｃ＋４０％Ｆ１，Ｃ＋４０％Ｆ２，Ｃ＋２０％Ｆ３粉体实际颗粒群分布与最紧密堆积颗粒群分布的灰色关联度在各自相应系列中最高．３．２灰色关联度与粉煤灰水泥性能的关系

３．２．１

灰色关联度与粉煤灰水泥标准稠度用水量的关系

粉煤灰水泥标准稠度用水量与粉煤灰掺量的关系见图２．由图ｌ，２可看出，图２中标准稠度用水量上升最平缓点均对应图１中灰色关联度最高点，这说明粉煤灰水泥实际颗粒群分布与最紧密堆积颗粒群分布愈接近（即灰色关联度值愈高），其堆积愈密实，其标准稠度用水量增量愈小．

４６

建筑材料学报第１０卷

●１４．１３２．４０２．１８１．９６１．７４２。

９３３．２５

２３

１８．７９２２．０４

７．３７１２．２１

７．５５７．７３１３．２３

１７．９６

７．９１１３．７４

８．０１１２．９０

８．８３１４．１０

１２．７２

１７．２４２５．１２

２４．６３２８．７２

１６．５２２４．１６

１８．６８１７．２５２４．９７

１８．７０２６．７４

２６．０８３３．０２

２７．０４３４．１６

６８

３１．９８３４．７２

３０．７４３６．３７

３１．８８３１．５５３７．１７

３３．５０３９．２４

３７．６４３８．９１４０．１８５１．５６６０．４６

加∞弱∞蚰的∞舳∞

１００

４０．２６４４．６７

４７．２４５５．８４

４８．６８

５７．３８

５０．１２

５８．９２

４８．１２５６．９５

５０．４４５９．６０

４８．３８５１．６３５７．１６

６２．８６６８．４３７７．１２

６４．５２７０．１６

６６．１８７１．８９８０．３６

６７．８４７３．６２８１．９８

６３．９６６９．３６

６６．７２７２．０２８０．１８

７８．７４

８５．５２９０．４０

７７．８４８４．７０８９．７４

６１．８３６５．９１

８４．２６８９．５０

８６．７８８８．０４９２．２０

８６．４０９０．８８

９１．３０

７２．８７７５．９２７８．７４

９４．０６９５．０８９５．９０

９４．６２９５．１８

９６．０４９６．７０

９５．７４９６．５２９７．１０

９４．１５９５．１４９５．９５

９４．８０９５．６８９６．４０

９５．５６

９６．３０

Ｖｏｌｕｍｅ

Ｐａｒｔｉｃａｌ

Ｓｕｂ－ａｒｒａｙＹ２３

Ｓｕｂ－ａｒｒａｙＹ２４

ｆｒａｃｔｉｏｎ／％

Ｓｕｂ—ａｒｒａｙ

Ｙ３２

Ｓｕｂ＿ａｒｒａｙＹ３３

Ｓｕｂ—ａｒｒａｙＹ３４

Ｓｕｂ－ａｒｒａｙ

Ｙ３１

ｄｉａｍｅｔｅｒ／弘ｍ

（Ｃ＋３０％Ｆ２）（Ｃ＋４０％Ｆ２）（Ｃ＋１０％Ｆ３）（Ｃ＋２０％Ｆ３）（Ｃ＋３０％Ｆ３）（Ｃ＋４０％Ｆ３）

４７

星

童∞

ｌ莹

占

图１灰色关联度与粉煤灰掺量的关系

Ｆｉｇ．１

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎａｎｄｆｌｙａｓｈ

ｃｏｎｔｅｎｔ

ｇｒｅｙ

图２标准稠度用水量与粉煤灰掺量的关系

Ｆｉｇ．２

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅ

ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆ

ｓｔａｎｄａｒｄｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅａｎｄｆｌｙａｓｈ

３．２．２灰色关联度与粉煤灰水泥胶砂抗压强度的关系

不同粉煤灰掺量下粉煤灰水泥胶砂的抗压强度见图３．由图３可看出：

随粉煤灰掺量的增加，各系列粉煤灰水泥３，２８ｄ龄期抗压强度均呈下降趋势；

Ｃ＋４０％Ｆ１，Ｃ＋４０％Ｆ２，Ｃ＋２０％