基本信息
- 项目名称：
- 河北三河地区大掺量粉煤灰混凝土的研究与制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 粉煤灰是火力发电厂排放的废料，也是绿色高性能混凝土的理想掺合料，如果将其科学地应用于混凝土中，对于改善混凝土的工作性能，提高混凝土的耐久性以及降低混凝土的生产成本具有重要的意义，如何合理地大量掺入粉煤灰是工程中需要解决的一个首要问题。本作品针对河北三河地区的水泥、粉煤灰以及粗细骨料等材料的性能特点，采用高性能混凝土的技术路线，单因素试验研究方法，开展了大掺量粉煤灰混凝土的研究与制备。
- 详细介绍：
- 本作品对粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大掺量粉煤灰混凝土的工作性和抗压强度进行试验研究，主要工作有：①对本地区混凝土配合比进行调研，在此基础上，初步确定配合比的主要因素：胶凝材料用量为420kg/m3;选取0.36、0.39、0.42三个水胶比;粉煤灰取代率为30％、40％、50％。②通过试验考察粉煤灰对混凝土工作性以及抗压强度的影响，确定大掺量粉煤灰混凝土的配合比。③对本地区大掺量粉煤灰混凝土的实际应用提出了建议。主要获得以下结果：①三河冀东水泥厂生产的盾石牌42.5号普通硅酸盐水泥，标准稠度用水量为27.4％，28d抗折强度为8.7MPa，抗压强度为52.5MPa，与聚羧酸高效减水剂有很好的相容性，适合制备大掺量粉煤灰混凝土。三河本地的天然砂细度模数为1.6，为细砂。含泥量在3.5％左右，泥块含量在1.8％左右，属于Ⅲ类砂。配制大掺量粉煤灰混凝土宜将天然砂与机制砂混合在一起使用，使其成为级配合理的中砂。②在30％～50％掺量范围内，粉煤灰可以大幅度提高混凝土的流动性，提高的最大幅度为26%。③水胶比为0.39，当粉煤灰掺量为30%时，可配制C45的混凝土；当粉煤灰掺量为40%时，可配制C40的混凝土；当粉煤灰掺量为50%时，可配制C35的混凝土。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对河北三河地区的水泥和粉煤灰及粗细骨料的性能特点，对粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大掺量粉煤灰混凝土的工作性及抗压强度进行试验研究，获得性能优异、适用于本地区的混凝土配合比，找到河北三河地区大掺量粉煤灰混凝土的技术特点并提出大掺量粉煤灰混凝土制备及应用时应注意的问题。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：本作品采用高性能混凝土的技术路线，单因素试验研究方法。 先进性：大掺量粉煤灰混凝土是绿色高性能混凝土，是未来混凝土发展的方向之一。 独特性：作品采用河北三河地区大宗使用的混凝土原材料，普通的生产工艺,在较低的水泥用量（210kg/m3），较高的粉煤灰掺量(126～210kg/m3)条件下，制备了强度等级C45、C40、C35的大掺量粉煤灰混凝土。
应用价值和现实意义
- 制备的大掺量粉煤灰混凝土，每立方米混凝土的生产成本可降低5～15元，不仅可节约资源能源、减轻环境污染，而且可改善本地区混凝土结构的耐久性，具有明显的经济效益和社会效益，本作品可促进大掺量粉煤灰混凝土在本地区实际工程中的应用。
学术论文摘要
- 混凝土是土木工程中用量最大、最主要的结构材料，然而生产混凝土需消耗大量的资源、能源且污染环境。发展绿色高性能混凝土，已成为本学科发展的重要课题。大掺量粉煤灰混凝土是绿色高性能混凝土，它具有良好的和易性，后期强度高，水化热小，可减少水泥用量，降低混凝土的生产成本。本作品采用高性能混凝土的技术路线，对粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大掺量粉煤灰混凝土的工作性和抗压强度进行试验研究，具体内容为：(1)对河北三河地区大宗使用的混凝土原材料进行性能分析。(2)对本地区混凝土的配合比进行调研，在此基础上初步确定胶凝材料用量、水胶比、粉煤灰取代率等配合比主要因素。(3)通过试验考察粉煤灰对混凝土工作性的影响以及混凝土7d、28d、60d、90d的抗压强度，确定大掺量粉煤灰混凝土的配合比。(4)找到河北三河地区大掺量粉煤灰混凝土的技术特点，以及施工时应注意的问题。
获奖情况
- 2009年获得华北科技学院大学生科技文化节创新作品三等奖。
鉴定结果
- 本作品为华北科技学院2009年大学生课外学术科技作品。
参考文献
- [1] 覃维祖.混凝土材料与结构在低碳经济新形势下的发展方向[J].施工技术.2010(3). [2] 吴中伟.高性能混凝土－绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品，2000(1). [3] 李维安，苏胜，米文瑜等.河北省教育厅项目“大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究”研究报告[R]. 华北科技学院，2005. [4] 周啸尘，王新友.粉煤灰对高性能混凝土工作性的影响[J].粉煤灰综合利用，2003(2) . [5] 姚燕，王玲，田培.高性能混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006. [6] 覃伟祖.用整体论科学思想引导混凝土技术可持续发展－对粉煤灰在混凝土中应用现状与前景的思考[J].粉煤灰，2008(1). [7] 清华大学土木系.国家“十五”科技攻关项目“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”第三课题第二专题“C30～C50大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究和应用”研究报告
同类课题研究水平概述
- 大掺量粉煤灰混凝土的工作性: 对于大流动性的混凝土，坍落度一般在200mm左右，要使其坍落度再增大比较困难，因为减水剂的用量达到一定规定要求后，减水效果就不明显，如果单纯加大用水量，势必导致混凝土强度降低，而且也易产生离析、保水性差等问题，会影响工程质量。有试验证明，如果用优质粉煤灰替代部分水泥、砂和石子，使粉煤灰的掺加量大幅度提高，混凝土中用量可达到400Kg/m3，通过掺加高效减水剂，配制出坍落度在250mm以上，28d抗压强度不低于50Mpa，可自动密实的高强度混凝土。中央电视台新址底板的混凝土，要求混凝土坍落度：200～230mm，混凝土扩展度≥500 mm；坝落度经时损失：≤30mm/2h。采用了大掺量粉煤灰混凝土（粉煤灰掺量50％）,入模坍落度为180mm～210mm。由于粉煤灰掺量大，粉体的体积比普通混凝土大，用水量减少了约50Kg/m3，自由水大幅度减少，混凝土无泌水现象，并且和易性良好，可泵性也非常好。 大掺量粉煤灰混凝土的工作强度： 覃维祖教授于2005年进行试验，增大粉煤灰掺量（从原来的25％增大到50％），水胶比则减小（从原来的0.45减小到0.36），并且保持工作度不变，强度发展完全满足设计要求，并且通过了工程实践的验证，从而为该混凝土设计应用于新中央电视台大楼底板浇注提供了依据。 大掺量粉煤灰混凝土的配合比有比较大的灵活性，采用优化配制思路，根据工程需要，可以配制出早期强度很高的混凝土，可以配制出强度发展完全与普通硅酸盐水泥混凝土相当的混凝土。即使粉煤灰掺量高达60％，其3d抗压强度仍然能达到普通水泥混凝土的1.03倍。
