草木灰对高强溷凝土的影响1.docx

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草木灰对高强溷凝土的影响1

掺加稻壳灰对高性能混凝土性能的影响

摘要：

提出了在高强混凝土中使用稻壳灰的几个关键特性。

分别用越南和印度的稻壳灰来部分替代高强混凝土中的水泥组分。

研究在使用稻壳灰和不使用稻壳灰时混凝土的坍落度、密度、抗压强度、水和氯离子渗透电阻的不同。

实验表明掺加稻壳灰的混凝土其抗压强度、水和氯离子渗透电阻有所提升。

结果表明改进的印度稻壳灰明显优于越南稻壳灰。

使用稻壳灰有很多好处。

一方面，他使用农业肥料，有助于降低农业国家的环境问题。

另一方面，这是一个既可以提高混凝土质量又不使用昂贵的外加剂的好方法，例如硅灰。

关键词：

混凝土、稻壳灰、密度、抗压强度、水渗透阻力、氯离子渗透阻力。

1.介绍

高强混凝土（HSC）已经在工程中广泛应用，因为他们具有高性能，如力学性能和耐久性。

高强混凝土主要用于桥梁和高层建筑，因为它可以减少截面的结构元素。

利用稻壳灰改进混凝土的性能。

根据CEB-FIP最新报告HSC的定义是，28d混凝土最低抗压强度60Pa。

然而，制作HSCs与传统制作方法相比需要用大量的水泥胶结剂。

要制作强度超过60pa的混凝土每方至少需要水泥450Kg。

这个数字取决于一千公斤水泥制作的超高强混凝土。

使用过多的水泥胶结剂是导致高性能混凝土性能弊端的主要原因。

首先，由于水泥和水反应高水泥含量的混凝土单位体积释放大量的水化热。

每公斤水泥掺加在混凝土中大约释放150KJ的热量。

因此，当水泥量增多温度就会显著提高，这种现象在大体积混凝土中体现的更为明显。

这是导致高温情况下混凝土内部出现裂缝的主要原因，特别是在早期。

为了减少混凝土裂缝必须对混凝土加强养护。

因此，对混凝土的养护提高了混凝土的总成本。

其次，在混凝土中使用大量的水泥导致在水泥浆中出现大量的自有氢氧化钙化合物。

这会导致混凝土的体积不稳定性和混凝土耐水性下降。

由于这些原因，我们必须添加昂贵的添加剂，如硅灰，通常用掺加大量水泥的方法来限制混凝土的一些缺点。

这虽然使高强混凝土获得较高的强度，但它的耐久性有待考虑，这是因为提高混凝土的强度不等于提高它的其他性能，如抗氯离子侵蚀的性能。

稻草壳是农产品废料在水稻去壳期间可以获得。

它在世界很多地方都很丰富，特别是在以农业为主的国家。

每吨水稻大约可以出200公斤的皮，这些皮燃烧后大约得到40公斤的灰。

根据卡佩尔的调查，全球水稻在2007年生产高达6.4亿吨大约1.3亿吨的水稻壳作为废料进行加工。

越南是一个农业国家，年生产水稻3600万吨，在世界上是第五生产水稻大国和第三出口大米大国。

这个数字将在2020年增长到4000万吨，按照这样生产，年生产稻草壳量将高达800万吨。

稻草壳的处理方式主要是废物处理。

这样处理的结果是导致环境问题，特别是在潮湿的条件下解体。

在越南稻草壳从水稻除轧机出来直接被抛弃到环境中或是在田里被烧。

在最近的报告中稻草壳在大米加工厂加工后直接进入河流和运河导致了严重的环境污染。

在20世纪70年代初稻壳灰已经被利用，从那时起制造工艺方面为了获得更高的稻壳灰性能，就针对稻壳灰展开一定数量的调查，包括燃烧和研磨技术。

稻壳灰在钢铁工业生产高质量的平面钢和绝缘材料方面就已经得到了充分的利用。

一些研究显示，当稻壳灰的燃烧条件在500℃~700℃，粒径小于十微米的稻壳灰将拥有火山灰的性能，这些性能使它可以应用于水泥和混凝土行业。

当稻壳灰的燃烧温度小于500℃时燃烧物会有较高的含碳量和很高的损失，当燃烧温度大于700℃时将产生结晶硅灰。

因此，要成产出可以用于水泥和混凝土并具有火山灰性质的稻壳灰关键在于度的控制。

这一特点是由无定型二氧化硅含量及粒径控制的。

近年来越南已经开始制造稻壳灰。

但是，只有一个制造商可以提供商业规模的稻壳灰。

不幸的是供应商设在河内，而稻壳的主要来源是在越南南部，特别是在湄公河三角洲的省份。

此外，高质量的应予以考虑。

稻壳灰已被有效地用于水泥混合粘合剂和水泥混凝土。

当稻壳灰掺量达到40%以后水泥砂浆将具有很高的强度和良好的抗氯离子渗透能力。

同样，正常使用稻壳灰取代部分水泥来制作混凝土，可以使混凝土取得良好的性能，如抗压强度和耐久性。

这是因为稻壳灰可以做为一种高活性的火山灰材料，以提高水泥浆体的质量。

同时稻壳灰还是一种很好的填料可以提高水泥浆体和骨料表面之间的界面过渡区的微观结构。

具有这些机制的稻壳灰可以完全适用于高性能混凝土。

然而，现在高性能混凝土中使用稻壳灰的研究已经受到了限制。

本文的目标是提出了一种利用水稻稻壳在工业应用制造稻壳灰的巨大潜力，尤其是再生产水泥和混凝土中稻壳灰代替火山灰。

，一个是在越南的销售，另一个是来自印度的高品质产品。

并比较由当地材料组成的两种稻壳灰的高性能混凝土的特性，一个是在越南销售，另一种是来自印度的优质产品。

2.材料和实验方法

2.1.材料

2.1.1.水泥

这次调查中所用的水泥按照TCVN6260-1997Vietnamse标准划分是一种混合硅酸盐水泥PCB40。

这种粘合剂性能列于表1。

2.1.2.稻壳灰

两种类型的稻壳灰被用来部分取代水泥。

第一种是在越南河内生产的商业灰（RHA1）.第二种是来自于印度的优质灰。

他们的颜色、化学成分和物理特性见盘1和表1.

a）

b）

盘1.稻壳灰的颜色：

a）RHA1、b）RHA2

表1.水泥与稻壳灰的性能

2.1.3.骨料

碎花岗岩最大公称粒径19毫米作为粗骨料。

水玻璃砂充当细骨料100%过5毫米筛,细度模数3.28。

它们的性质与分级都列在表2和图1。

2.1.4.超塑化剂

使用了商标为Viscocrete3000-10的高分子聚羧酸减水剂。

外加剂由越南本地的西卡有限公司销售。

制造商建议添加量为每100公斤水泥添加0.8到1.1升。

2.2.配合比

本研究的目的是使高强度混凝土的28-day抗压强度至少达到70MPa并且坍落度达到的150毫米。

在此配合比的基础上,选择了如下配比。

RHA1按照不同的比例取代水泥,即0%、5%、1%0、15%。

用RHA2来替代10%的水泥。

水灰比为0.32。

混合物的配合比见表3。

表3.混合物的配比

2.3.试验方法

混凝土拌合均匀后，立刻进行坍落度试验。

然后将剩下的混凝土装入高150mm直径300mm的圆柱形模具里，做100-200毫米氯离子渗透试验，脱模后24小时在模具样品并在一批在实验室条件下水浸泡直到一天的测试。

每个测试一套三个样品并进行了以下报告的结果是平均值。

3.试验结果与分析

3.1.工作性

所有混凝土拌合后立即进行测试，用圆锥体进行坍落度的测试，实验结果如图2所示。

图2.掺加不同比例RHA的混凝土的坍落度图3.掺加不同比例RHA的混凝土的密度

从图2中可以看出，当RHA掺量为百分之五的时候，坍落度略微减少，这可能是由于多孔结构吸收RHA所引起的，然而坍落度随着RHA1用量的增加而增加这可能是因为RHA1与水泥相比颗粒尺寸明显更细的原因。

这种效果在掺加RHA2后更为明显（坍落度从140mm上升到165mm）。

这再一次证明了RHA2相对于RHA1更为优良。

（见表1.）

3.2.混凝土密度

RHAs替代水泥的可以降低混凝土的密度。

这是由于特定的RHAs密度远低于水泥。

混凝土中使用百分之十的RHAs平均可以控制混凝土降低百分之二的密度（图3）。

3.3.抗压强度

图4.不同龄期，不同稻壳灰替代水泥量的混凝土抗压强度。

如图4所示，在成型初期，RHAS替代水泥的抗压强度不如水泥本身的抗压强度，当龄期到达28-day，掺加稻壳灰含量为RHA1百分之五和RHA1百分之十的抗压强度无掺加的水泥抗压强度基本相同，然而，掺加量为RHA1百分之十五的混凝土强度较只掺加水泥的混凝土抗压强度明显降低。

此外，RHA1的强度发展速度在混凝土养护后会趋于减少。

如图4所示样品抗压强度。

相比控制样品的RHA1替代水泥抗压强度下降。

在28天年龄是有抗压强度百分之五RHA1和10％RHA1样品之间没有大不同。

然而，15％RHA1使用导致抗压强度一个显着减少。

此外，抗压强度的发展速度具体样品RHA1趋于减少养护后年龄。

这可能是因为该RHA1不会阻碍取代水泥由于其粗颗粒尺寸和低反应活性。

从这些数据中它的设计，10％RHA1是一个接受比例取代水泥RHA1。

相比之下，图4也显示改善抗压强度样品用10％RHA2。

在7天年龄有抗压强度控制样品和样品，用10％RHA2之间没有不同。

更有趣的是，10％的水泥RHA2更换指示抗压强度在28和90日龄与对照样本的比较显着改善。

这些改进是6.5％和7.5％，增加28和90天，分别。

换句话说，抗压强度增加速度趋于不断上升后设计年龄（例如28天）。

这种趋势是相反使用RHA1率逐渐减少的样本。

在这些测试中所取得的成果它可能表明RHA1各种RHA2内容进一步调查应延长以获得最佳content.From做不存在良好反应的火山灰性质。

可以认为这种材料作为填充，而不是火山灰添加剂。

同时，RHA2表示更好火山灰性质，抗压强度和水化率。

这可能是由于细颗粒硅酸盐含量在无定形结构形式以及二氧化碳反应的结果。

3.4.透水性

样品被切割成150毫米，在样品周围涂环氧树脂，使水不能渗透进周围150毫米圆筒。

按照BSEN12390-8-2000标准留一半的样品进行测试。

水压上升为每间隔2个大气压上升一次16小时到上升到26个大气压。

不幸的是，在本研究中测试机可以经受住了26个大气压最大水压力。

因此，水压设计停在26个大气压处，保持16小时。

观察表明，在测试过程中水没有穿透样品。

因此本次测试的样品，从设备上被立即拆了下来。

分割一半的样品进行观察，以确定水渗透最大深度。

结果绘制在图5。

测试表明，在一般情况下高性能混凝土样品只有非常低的地方被水渗透。

渗透高度约40毫米。

用10％RHA1样品取代水泥获得一点点降低水的渗透的能力，混凝土大约是35毫米的深度渗透。

有趣的是，用10％RHA2样品代替水泥测得的渗透深度可以忽略不计，水的渗透深度从零毫米到2毫米。

使用稻壳灰可以改善混凝土的防水防水能力，可以做以下解释：

RHA1反应主要作为填充物，因为它化学成分为puzzolanicity。

然而，对于RHA2，一方面，它与RHA1一样做填料，另一方面是它与水化产物发生反应，并减少密集矩阵的氢氧化钙.结果混凝土因此提高了透水阻力。

3.5.渗透性

渗透性测试是快速氯渗透试验。

共进行了三组样品的实验。

这些对照样品有10％RHA1样本和10％RHA2样本。

实验结果如图6所示，当稻壳灰掺加到混凝土中可以改进混凝土的抗氯离子渗透能力。

然而，样品用1308库伦为纯水泥混凝土相比可以忽略不计减少，1165库仑RHA1结果。

控制混凝土一样，它仍然是低氯离子渗透性。

相比之下，使用RHA2显着提高抗氯离子渗透能力，同样的抗渗要求RHA2只需要557库仑。

使用稻壳灰以提高混凝土的氯离子渗透阻力。

同样的解释在3.4节。

4.结论

在提出的分析和实验结果基础上，可以得出以下结论：

•在越南稻壳是一种丰富农业产品废物。

这是一个生产稻壳灰的潜在来源，稻壳灰可以在越南建筑中应用。

•质量较低的RHA可以用来填充混凝土。

当稻壳灰取代水泥量为百分之十事混凝土抗压强度可以达到要求。

•高品质的RHA可以用来作为火山灰添加到混凝土中制造高性能混凝土超级。

在本次调查中使用RHA2可以使混凝土具有高性能。

•用10％RHA2取代水泥可以使混凝土属性大为改善，特别是：

抗压强度、水和氯离子抗性。

•对于RHA2的研究应该加强，以获得RHA2的更多良好性能。

•要想在越南生产高品质RHA，需要进一步调查。

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OptimizationofSilicaFume,FlyAshandAmorphousNano-SilicainSuperplasticizedHigh-PerformanceConcretes

在超塑高性能混凝土中硅灰、粉煤灰、非晶纳米二氧化硅组合的优化

ByM.Collepardi,S.Collepardi,U.SkarpandR.Troli

Synopsis:

Theinfluenceofsomepozzolanicadditions–suchassilicafume,flyashandultra-fineamorphouscolloidalsilica（UFACS）–ontheperformanceofsuperplasticizedconcretewasstudied.Superplasticizedmixturesinformofflowing（slumpof230mm）orself-compactingconcretes（slumpflowof735mm）weremanufacturedallwithawater-cementratioaslowas0.44,inordertoproducehigh-performanceconcretes（HPC）.Theywerecuredatroomtemperature（20°C）orsteam-curedat65°Cinordertosimulatethemanufacturingofpre-castmembers.Concreteswithternarycombinationsofsilicafume（15-20kg/m3）,flyash（30-40kg/m3）andUFACS（5-8kg/m3）performbetter–intermsofstrengthanddurability–thanthosewithflyashalone（60kg/m3）andapproximatelyasthosewithsilicafumealone（60kg/m3）.Duetothereducedavailabilityofsilicafumeonthemarket,theseternarycombinationscanreduceby60-70%theneededamountofsilicafumeforeachpre-castHPCelementatagivenperformancelevel.Moreover,atlateragesthestrengthreductioninsteam-curedconcreteswithrespecttothecorrespondingconcretescuredatroomtemperature,isnegligibleormuchlowerinmixtureswiththeternarycombinationsofpozzolanicadditions.