粉煤灰发泡混凝土的试验研究与工程应用
|
摘要
粉煤灰是中国数量大，分布范围广，对环境污染十分严重的工业废渣之一。因此，综合利用粉煤灰是减轻环境污染、节省能源、变废为宝、造福人民的有效措施，意义重大。近年来，由于墙改“禁实”政策的实施，市场急需新的墙体材料来填补新建筑所需，许多单位相继开展了各有关研究，综合利用粉煤灰研制开发新型建材逐渐成为了主流，其中多孔混凝土特别是粉煤灰发泡混凝土，正以它突出的轻质、保温、隔音、抗震效果好等优点，成为一种引人注目的建筑材料，利用工业固体废弃物粉煤灰研制发泡混凝土不仅能实现粉煤灰的资源化，而且还可为墙体材料的改革提供一种新型建筑材料，具有较好的经济效益和社会效益。
本文通过试验研究了粉煤灰、水泥、石灰、细砂、发泡液、水灰比及外加剂对粉煤灰发泡混凝土性能的影响，采用正交设计试验方法得出了600级粉煤灰发泡混凝土的最佳配合比，同时发现发泡液和粉煤灰掺量对发泡混凝土的影响最为显著，因此，以二者为自变量建立了二元线性回归方程，通过全相关系数的检验发现方程较为理想。此外，还对氯氧镁水泥基粉煤灰发泡混凝土的耐水性进行了相关实验，发现磷酸有较好的耐水性效果，同时找到了其合适的掺量范围。
借助SEM测试手段对粉煤灰发泡混凝土的微观结构和氯氧镁水泥基发泡混凝土的耐水性进行了机理分析，同时对其水化过程及抗碳化性能也进行了相应的机理分析。
本文还设计了适合工业化规模生产的粉煤灰发泡混凝土生产线，给出了产品的工艺流程，以中国水电十四局志达混凝土厂为例介绍了工程的实际情况，结果表明
西安理工大学硕士学位论文
粉煤灰发泡混凝土不仅可成功实现工业化生产，而且可为企业创造良好的经济效益
和社会效益。
Fly ash is a kind of industry waste residue, in china the amounts of fly ash is very large and its distributing range is wide, what's more, it pollutes the environment greatly. Because of that, making best use of fly ash is an efficacious measure which can lighten environmental pollution, save energy sources, become waste into useful things and benefit the people. Recently, using solid clay brick is gradually prohibited, so the new wall material is required to fill up the new architecture. Many sections research on this field, using fly ash to develop new building materials is the mostly adopted method, among the new building materials, fly ash foamed concrete is a noticeable one because of its outstanding merits such as light weight, heat preservation, sound insulation and good resisting earthquake. Using fly ash to develop foamed concrete can not only become fly ash into resources, but also provide a new kind of building materials for the innovation of wall materials, which has good economy and society ben
efits.
In this paper, the effects of fly ash, cement, lime, fine sands, foam agent, w/c ratio and additional agent on foamed concrete were studied by experiments, the best combination ratio of fly ash foamed concrete whose density varies from 551kg/m3 to 650kg/m3 was obtained through orthogonal test design, the foam agent quantity and the fly ash quantity effect the fly ash foamed concrete greatly, so the author selected them as independents to establish duality linear regression equations, the equations were quite ideal through the test of model summary R. Moreover, the author also did some experiments about the water resistance of magnesium oxychloride cement fly ash foamed concrete, the outcome showed
that phosphoric acid has good effect on water resistance, and its appropriate quantity was found.
The microstructure of fly ash foamed concrete and the water resistance of magnesium oxychloride cement foamed concrete were analysed in virtue of SEM method, at the same time, whose process to hydrate and carbonization resistance were analysed correspondly.
The fly ash foamed concrete product line which is suitable for industrialization was designed in this paper and the technics flow was showed, the project of ZHIDA concrete plant belonging to China water and electricity 14th bureau was introduced as an example, the summary is that the industrialization of fly ash foamed concrete can not only be realized, but also creates good economy and society benefits for the enterprises.
本文通过试验研究了粉煤灰、水泥、石灰、细砂、发泡液、水灰比及外加剂对粉煤灰发泡混凝土性能的影响，采用正交设计试验方法得出了600级粉煤灰发泡混凝土的最佳配合比，同时发现发泡液和粉煤灰掺量对发泡混凝土的影响最为显著，因此，以二者为自变量建立了二元线性回归方程，通过全相关系数的检验发现方程较为理想。此外，还对氯氧镁水泥基粉煤灰发泡混凝土的耐水性进行了相关实验，发现磷酸有较好的耐水性效果，同时找到了其合适的掺量范围。
借助SEM测试手段对粉煤灰发泡混凝土的微观结构和氯氧镁水泥基发泡混凝土的耐水性进行了机理分析，同时对其水化过程及抗碳化性能也进行了相应的机理分析。
本文还设计了适合工业化规模生产的粉煤灰发泡混凝土生产线，给出了产品的工艺流程，以中国水电十四局志达混凝土厂为例介绍了工程的实际情况，结果表明
西安理工大学硕士学位论文
粉煤灰发泡混凝土不仅可成功实现工业化生产，而且可为企业创造良好的经济效益
和社会效益。
Fly ash is a kind of industry waste residue, in china the amounts of fly ash is very large and its distributing range is wide, what's more, it pollutes the environment greatly. Because of that, making best use of fly ash is an efficacious measure which can lighten environmental pollution, save energy sources, become waste into useful things and benefit the people. Recently, using solid clay brick is gradually prohibited, so the new wall material is required to fill up the new architecture. Many sections research on this field, using fly ash to develop new building materials is the mostly adopted method, among the new building materials, fly ash foamed concrete is a noticeable one because of its outstanding merits such as light weight, heat preservation, sound insulation and good resisting earthquake. Using fly ash to develop foamed concrete can not only become fly ash into resources, but also provide a new kind of building materials for the innovation of wall materials, which has good economy and society ben
efits.
In this paper, the effects of fly ash, cement, lime, fine sands, foam agent, w/c ratio and additional agent on foamed concrete were studied by experiments, the best combination ratio of fly ash foamed concrete whose density varies from 551kg/m3 to 650kg/m3 was obtained through orthogonal test design, the foam agent quantity and the fly ash quantity effect the fly ash foamed concrete greatly, so the author selected them as independents to establish duality linear regression equations, the equations were quite ideal through the test of model summary R. Moreover, the author also did some experiments about the water resistance of magnesium oxychloride cement fly ash foamed concrete, the outcome showed
that phosphoric acid has good effect on water resistance, and its appropriate quantity was found.
The microstructure of fly ash foamed concrete and the water resistance of magnesium oxychloride cement foamed concrete were analysed in virtue of SEM method, at the same time, whose process to hydrate and carbonization resistance were analysed correspondly.
The fly ash foamed concrete product line which is suitable for industrialization was designed in this paper and the technics flow was showed, the project of ZHIDA concrete plant belonging to China water and electricity 14th bureau was introduced as an example, the summary is that the industrialization of fly ash foamed concrete can not only be realized, but also creates good economy and society benefits for the enterprises.
引文
[1] 翰怀强，蒋挺大编著，《粉煤灰利用技术》，化学工业出版社，2000：5-6
[2] 田原，如何建立适合中国国情的砌块厂，全国砌体结构设计规范及墙体材料应用技术论文集，2003，67-70
[3] 张玉祥，新型墙体材料发展问题之探讨，全国砌体结构设计规范及墙体材料应用技术论文集，2003，40-44
[4] 张树忠，自保温混凝土，大连理工大学硕士论文，2002，1-23
[5] 邵洪江，王永滋等，粉煤灰泡沫混凝土研究，山东建材，1999，N0．2，1-4
[6] 潘志华等，新型高性能泡沫混凝土制备技术研究，新型建筑材料，2002，No．5，1-5
[7] 周虹，粉煤灰泡沫混凝土砌块，粉煤灰综合利用，(3)，1989，7-10
[8] 蒋冬青，泡沫混凝土应用新进展，中国水泥，2003，No.3，46-47
[9] 王洪镇，一种新型泡沫混凝土砌块的生产技术，混凝土与水泥制品，2000，No.1，25-27
[10] E P Kearsley, P J Wainw right. The Effect of High Fly Ash Content on the Compressive Strength of Foamed Concrete. Cenment and Concrete Research, 2001, No. 31,105-112
[11] E P Kearsley, P J Wainw right. Porosity and Permeability of Foamed Concrete.Cenment and Concret Research, 2001, No. 31,805-812
[12] 徐恒，大掺量粉煤灰混凝土性质和强度预测模型的研究，清华大学硕士学位论文，1998
[13] 黄兆龙，湛渊源，粉煤灰的物理和化学性质，粉煤灰综合利用，80(4)，2003，3-7
[14] 沈旦申编著，《粉煤灰混凝土》，中国铁道出版社，1989
[15] 中华人民共和国国家标准，用于水泥和混凝土中的粉煤灰，GB 1596-91
[16] 王瓒，粉煤灰胶凝系数及其品质评价研究，大连理工大学硕士学位论文，2002年6月，4-5
[17] 沈旦申，冒镇恶编著《粉煤灰优质混凝土》，上海科学技术出版社，1992
[18] 阮燕，粉煤灰的粉磨及其在水泥和混凝土中的应用研究，武汉工业大学硕士论文，1995，l-3
[19] Montgomery, D.G; Hughes, D.C; Williams, R.I.T; Fly Ash in Concrete A Microstructure study, Cement and Concrete Research, Vol. 11, pp. 591-603,1981
[20] Alexander, K.M; wardlaw, J; Ivanusec, I; Fly Ash: The Manner of Its Contribution to Strength and Magnitude of Its Effect of Greep and Related Properties of High Quanlity Concrete, Civil Engineering Transations,Institution of Engineers, Australia, V. CE26, No. 4,1984, pp. 296-305
[21] M.K. Gopaian, Nucleation and Pozzalanic Factors in Strength development of Class F fly ash Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 90, No. 2,1993
[22] 袁润章等，粉煤灰火山灰活性与结构的关系及提高其活性的途径，武汉建材学院学报，1982，No．3，261-271
[23] 王永滋，粉煤灰泡沫混凝土的生产与应用，福建建设科技，2001，No．2，35-36
[24] 高倩，王兆利，赵铁军，泡沫混凝土，青岛建筑工程学院学报，2002，No．3，113-115
[25] 张杰，轻质建材与几种常用发泡剂，企业技术开发，1998，No．12，26-27
[26] 高波，王群力，周孝德，混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究，粉煤灰综合利用，2003，No．4，39-40
[27] 倪军，自动发泡液体系的研究及在油气开采中的应用，西南石油学院硕士学位论文，2002年4月
[28] 习志臻，混凝土泡沫剂的研究，江西建材，2000(3)，5-8
[29] 张巨松，混凝土发泡剂功能的探讨，混凝土，(7)，2000；34-35
[30] 高倩，王兆利，赵铁军，泡沫混凝土，青岛建筑工程学院学报，23(3)，2002：113-115
[31] 牛光庭，李亚杰编著，建筑材料，水利电力出版社，1993年6月
[32] Von prot, Dr-Lng. H. Weight et al, Structural Lightweight Concrete with Reduced Density-Light-Aggregate Foamed Concrete Properties of the Hardended Concrete, Betonwerk+Fertiyteril-Tethnik, HEFT, No, 3, 1980, 157-166, No, 4 1980, 230-239
[33] 张巨松，扬合，曾尤，国内外混凝土发泡剂及发泡技术分析，低温建筑技术，2001(4)，66-67
[34] 盖广清，肖力光，殷维河，材料因素对陶粒泡沫混凝土拌和物和易性影响的探讨，吉林建筑工程学院学报，1999(2)，11-14
[35] 郭昌奎，余学飞，刘文清等，氯氧镁水泥的稳定性．云南建材，1997，NO．4，35-40
[36] Walter-Levy L. Action of magnesia on the solutions of magnesium chloride at 100℃. Comptes Rendns des Seances del Acadenie des Science sirie,1951,232(2):730
[37] Sorrell C A, Armstrong C R. Reaction and equilibria in magnesium oxychloride cement. J Am Ceram Soc, 1976,59(1-2):51
[38] Matkovic B, Popovic S, Rogic V, Reaction products in magnesium oxychloride cement pastes: the system MgO-MgCl_2-H_2O. J Am Ceram, 1977;60(11-12):504
[39] Bilinski H, Matkovic B, Mazuroinc C, et al. The formation of magnesium oxychloride phases in the systems MgO-MgCl_2-H_2O and NaOH- MgCl_2-H_2O. J Am Ceram Soc, 1984; 67(4) : 265
[40] Urwongee L, Sorrell C A. The system MgO-MgCl_2H_2O at 23℃. J Am ceram Soc, 1980 ;63 (9-10) : 501
[41] 段先志，程友亮，氯氧镁水泥返卤成因及其改性的研究，江西化工，2001，No．3，11-15
[42] Matkovic B, Young J F. Microstructure of magnesium oxychloride cements.Nature, (London) Phys Sci, 1973,246:70
[43] Rogic V, Matkovic B, Phases in magnesium oxychloride cements.Cement(Zagreb),1972, 16:61
[44] 唐惠英，提高氯氧镁水泥抗水性的应用研究，云南化工，1995，No．1，44-45
[45] 张洪，蒋玢，粉煤灰改善氯氧镁水泥耐水性及其机理研究．粉煤灰综合利用，1997，No．1，33-35
[46] 盖广清，陶粒泡沫混凝土孔结构及其对性能影响的研究，硅酸盐建筑制品，1995(5)，13-15
[47] 江家京，新型矿渣微细粉性质及应用的研究，武汉工业大学硕士论文，1998年5月
[48] 刘崇熙，文梓芸，坝工混凝土专论(一)：混凝土碱骨料反应，广州，华南理工大学出版社，1995，354-355
[49] 殷素红，樊粤明，文梓芸，钟景裕，粉煤灰的活化，华南理工大学学报(自然科学版)，26(12)，1998，95-100
[50] 文梓芸，碱-硅酸集料反应的化学机理，硅酸盐学报，1994，17(6)：596-603
[51] 肖力光，盖广清，杨艳敏，高掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块的试验研究，新型建筑材料，2003(1)，33-35
[52] 肖力光，张美琴，材料因素对大掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块性能的影响，吉林建材，2001(1)，22-26
[53] 肖力光，王晓彪，大掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块的研究，吉林建筑工程学院学报，19(2)，2002，1-6
[54] Mazuranic C，Bilinski H，Matkovic B．Reaction products in the system MgCl2-NaOH-H_2O.J Am Cerm Soe，1982；65(10)：523-526
[55] 张振禹，戴长禄，张铨昌等，相5和相3的形成机理研究，中国科学(B辑)，1991(1)，82
[56] 张传镁，邓德华，氯氧镁水泥耐水性及其改善的研究，硅酸盐学报，23(6)，1995，673-679
[57] Zhang Chuanmei, Deng Dehua, The stability of reaction products of magnesium oxychloride cement in water, Journal of Wuhan University of Technology 1994;9(3):51
[58] 肖力光，张伟，张丹，改善氯氧镁水泥系列轻质墙体材料的研究，房材与应用，1998，No.6，9-11
[2] 田原，如何建立适合中国国情的砌块厂，全国砌体结构设计规范及墙体材料应用技术论文集，2003，67-70
[3] 张玉祥，新型墙体材料发展问题之探讨，全国砌体结构设计规范及墙体材料应用技术论文集，2003，40-44
[4] 张树忠，自保温混凝土，大连理工大学硕士论文，2002，1-23
[5] 邵洪江，王永滋等，粉煤灰泡沫混凝土研究，山东建材，1999，N0．2，1-4
[6] 潘志华等，新型高性能泡沫混凝土制备技术研究，新型建筑材料，2002，No．5，1-5
[7] 周虹，粉煤灰泡沫混凝土砌块，粉煤灰综合利用，(3)，1989，7-10
[8] 蒋冬青，泡沫混凝土应用新进展，中国水泥，2003，No.3，46-47
[9] 王洪镇，一种新型泡沫混凝土砌块的生产技术，混凝土与水泥制品，2000，No.1，25-27
[10] E P Kearsley, P J Wainw right. The Effect of High Fly Ash Content on the Compressive Strength of Foamed Concrete. Cenment and Concrete Research, 2001, No. 31,105-112
[11] E P Kearsley, P J Wainw right. Porosity and Permeability of Foamed Concrete.Cenment and Concret Research, 2001, No. 31,805-812
[12] 徐恒，大掺量粉煤灰混凝土性质和强度预测模型的研究，清华大学硕士学位论文，1998
[13] 黄兆龙，湛渊源，粉煤灰的物理和化学性质，粉煤灰综合利用，80(4)，2003，3-7
[14] 沈旦申编著，《粉煤灰混凝土》，中国铁道出版社，1989
[15] 中华人民共和国国家标准，用于水泥和混凝土中的粉煤灰，GB 1596-91
[16] 王瓒，粉煤灰胶凝系数及其品质评价研究，大连理工大学硕士学位论文，2002年6月，4-5
[17] 沈旦申，冒镇恶编著《粉煤灰优质混凝土》，上海科学技术出版社，1992
[18] 阮燕，粉煤灰的粉磨及其在水泥和混凝土中的应用研究，武汉工业大学硕士论文，1995，l-3
[19] Montgomery, D.G; Hughes, D.C; Williams, R.I.T; Fly Ash in Concrete A Microstructure study, Cement and Concrete Research, Vol. 11, pp. 591-603,1981
[20] Alexander, K.M; wardlaw, J; Ivanusec, I; Fly Ash: The Manner of Its Contribution to Strength and Magnitude of Its Effect of Greep and Related Properties of High Quanlity Concrete, Civil Engineering Transations,Institution of Engineers, Australia, V. CE26, No. 4,1984, pp. 296-305
[21] M.K. Gopaian, Nucleation and Pozzalanic Factors in Strength development of Class F fly ash Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 90, No. 2,1993
[22] 袁润章等，粉煤灰火山灰活性与结构的关系及提高其活性的途径，武汉建材学院学报，1982，No．3，261-271
[23] 王永滋，粉煤灰泡沫混凝土的生产与应用，福建建设科技，2001，No．2，35-36
[24] 高倩，王兆利，赵铁军，泡沫混凝土，青岛建筑工程学院学报，2002，No．3，113-115
[25] 张杰，轻质建材与几种常用发泡剂，企业技术开发，1998，No．12，26-27
[26] 高波，王群力，周孝德，混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究，粉煤灰综合利用，2003，No．4，39-40
[27] 倪军，自动发泡液体系的研究及在油气开采中的应用，西南石油学院硕士学位论文，2002年4月
[28] 习志臻，混凝土泡沫剂的研究，江西建材，2000(3)，5-8
[29] 张巨松，混凝土发泡剂功能的探讨，混凝土，(7)，2000；34-35
[30] 高倩，王兆利，赵铁军，泡沫混凝土，青岛建筑工程学院学报，23(3)，2002：113-115
[31] 牛光庭，李亚杰编著，建筑材料，水利电力出版社，1993年6月
[32] Von prot, Dr-Lng. H. Weight et al, Structural Lightweight Concrete with Reduced Density-Light-Aggregate Foamed Concrete Properties of the Hardended Concrete, Betonwerk+Fertiyteril-Tethnik, HEFT, No, 3, 1980, 157-166, No, 4 1980, 230-239
[33] 张巨松，扬合，曾尤，国内外混凝土发泡剂及发泡技术分析，低温建筑技术，2001(4)，66-67
[34] 盖广清，肖力光，殷维河，材料因素对陶粒泡沫混凝土拌和物和易性影响的探讨，吉林建筑工程学院学报，1999(2)，11-14
[35] 郭昌奎，余学飞，刘文清等，氯氧镁水泥的稳定性．云南建材，1997，NO．4，35-40
[36] Walter-Levy L. Action of magnesia on the solutions of magnesium chloride at 100℃. Comptes Rendns des Seances del Acadenie des Science sirie,1951,232(2):730
[37] Sorrell C A, Armstrong C R. Reaction and equilibria in magnesium oxychloride cement. J Am Ceram Soc, 1976,59(1-2):51
[38] Matkovic B, Popovic S, Rogic V, Reaction products in magnesium oxychloride cement pastes: the system MgO-MgCl_2-H_2O. J Am Ceram, 1977;60(11-12):504
[39] Bilinski H, Matkovic B, Mazuroinc C, et al. The formation of magnesium oxychloride phases in the systems MgO-MgCl_2-H_2O and NaOH- MgCl_2-H_2O. J Am Ceram Soc, 1984; 67(4) : 265
[40] Urwongee L, Sorrell C A. The system MgO-MgCl_2H_2O at 23℃. J Am ceram Soc, 1980 ;63 (9-10) : 501
[41] 段先志，程友亮，氯氧镁水泥返卤成因及其改性的研究，江西化工，2001，No．3，11-15
[42] Matkovic B, Young J F. Microstructure of magnesium oxychloride cements.Nature, (London) Phys Sci, 1973,246:70
[43] Rogic V, Matkovic B, Phases in magnesium oxychloride cements.Cement(Zagreb),1972, 16:61
[44] 唐惠英，提高氯氧镁水泥抗水性的应用研究，云南化工，1995，No．1，44-45
[45] 张洪，蒋玢，粉煤灰改善氯氧镁水泥耐水性及其机理研究．粉煤灰综合利用，1997，No．1，33-35
[46] 盖广清，陶粒泡沫混凝土孔结构及其对性能影响的研究，硅酸盐建筑制品，1995(5)，13-15
[47] 江家京，新型矿渣微细粉性质及应用的研究，武汉工业大学硕士论文，1998年5月
[48] 刘崇熙，文梓芸，坝工混凝土专论(一)：混凝土碱骨料反应，广州，华南理工大学出版社，1995，354-355
[49] 殷素红，樊粤明，文梓芸，钟景裕，粉煤灰的活化，华南理工大学学报(自然科学版)，26(12)，1998，95-100
[50] 文梓芸，碱-硅酸集料反应的化学机理，硅酸盐学报，1994，17(6)：596-603
[51] 肖力光，盖广清，杨艳敏，高掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块的试验研究，新型建筑材料，2003(1)，33-35
[52] 肖力光，张美琴，材料因素对大掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块性能的影响，吉林建材，2001(1)，22-26
[53] 肖力光，王晓彪，大掺量粉煤灰泡沫混凝土砌块的研究，吉林建筑工程学院学报，19(2)，2002，1-6
[54] Mazuranic C，Bilinski H，Matkovic B．Reaction products in the system MgCl2-NaOH-H_2O.J Am Cerm Soe，1982；65(10)：523-526
[55] 张振禹，戴长禄，张铨昌等，相5和相3的形成机理研究，中国科学(B辑)，1991(1)，82
[56] 张传镁，邓德华，氯氧镁水泥耐水性及其改善的研究，硅酸盐学报，23(6)，1995，673-679
[57] Zhang Chuanmei, Deng Dehua, The stability of reaction products of magnesium oxychloride cement in water, Journal of Wuhan University of Technology 1994;9(3):51
[58] 肖力光，张伟，张丹，改善氯氧镁水泥系列轻质墙体材料的研究，房材与应用，1998，No.6，9-11
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |