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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 河北三河地區(qū)大摻量粉煤灰混凝土的研究與制備
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 粉煤灰是火力發(fā)電廠排放的廢料，也是綠色高性能混凝土的理想摻合料，如果將其科學(xué)地應(yīng)用于混凝土中，對(duì)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產(chǎn)成本具有重要的意義，如何合理地大量摻入粉煤灰是工程中需要解決的一個(gè)首要問(wèn)題。本作品針對(duì)河北三河地區(qū)的水泥、粉煤灰以及粗細(xì)骨料等材料的性能特點(diǎn)，采用高性能混凝土的技術(shù)路線，單因素試驗(yàn)研究方法，開展了大摻量粉煤灰混凝土的研究與制備。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品對(duì)粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大摻量粉煤灰混凝土的工作性和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究，主要工作有：①對(duì)本地區(qū)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，初步確定配合比的主要因素：膠凝材料用量為420kg/m3;選取0.36、0.39、0.42三個(gè)水膠比;粉煤灰取代率為30％、40％、50％。②通過(guò)試驗(yàn)考察粉煤灰對(duì)混凝土工作性以及抗壓強(qiáng)度的影響，確定大摻量粉煤灰混凝土的配合比。③對(duì)本地區(qū)大摻量粉煤灰混凝土的實(shí)際應(yīng)用提出了建議。主要獲得以下結(jié)果：①三河冀東水泥廠生產(chǎn)的盾石牌42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為27.4％，28d抗折強(qiáng)度為8.7MPa，抗壓強(qiáng)度為52.5MPa，與聚羧酸高效減水劑有很好的相容性，適合制備大摻量粉煤灰混凝土。三河本地的天然砂細(xì)度模數(shù)為1.6，為細(xì)砂。含泥量在3.5％左右，泥塊含量在1.8％左右，屬于Ⅲ類砂。配制大摻量粉煤灰混凝土宜將天然砂與機(jī)制砂混合在一起使用，使其成為級(jí)配合理的中砂。②在30％～50％摻量范圍內(nèi)，粉煤灰可以大幅度提高混凝土的流動(dòng)性，提高的最大幅度為26%。③水膠比為0.39，當(dāng)粉煤灰摻量為30%時(shí)，可配制C45的混凝土；當(dāng)粉煤灰摻量為40%時(shí)，可配制C40的混凝土；當(dāng)粉煤灰摻量為50%時(shí)，可配制C35的混凝土。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 針對(duì)河北三河地區(qū)的水泥和粉煤灰及粗細(xì)骨料的性能特點(diǎn)，對(duì)粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大摻量粉煤灰混凝土的工作性及抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得性能優(yōu)異、適用于本地區(qū)的混凝土配合比，找到河北三河地區(qū)大摻量粉煤灰混凝土的技術(shù)特點(diǎn)并提出大摻量粉煤灰混凝土制備及應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：本作品采用高性能混凝土的技術(shù)路線，單因素試驗(yàn)研究方法。 先進(jìn)性：大摻量粉煤灰混凝土是綠色高性能混凝土，是未來(lái)混凝土發(fā)展的方向之一。 獨(dú)特性：作品采用河北三河地區(qū)大宗使用的混凝土原材料，普通的生產(chǎn)工藝,在較低的水泥用量（210kg/m3），較高的粉煤灰摻量(126～210kg/m3)條件下，制備了強(qiáng)度等級(jí)C45、C40、C35的大摻量粉煤灰混凝土。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 制備的大摻量粉煤灰混凝土，每立方米混凝土的生產(chǎn)成本可降低5～15元，不僅可節(jié)約資源能源、減輕環(huán)境污染，而且可改善本地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，本作品可促進(jìn)大摻量粉煤灰混凝土在本地區(qū)實(shí)際工程中的應(yīng)用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 混凝土是土木工程中用量最大、最主要的結(jié)構(gòu)材料，然而生產(chǎn)混凝土需消耗大量的資源、能源且污染環(huán)境。發(fā)展綠色高性能混凝土，已成為本學(xué)科發(fā)展的重要課題。大摻量粉煤灰混凝土是綠色高性能混凝土，它具有良好的和易性，后期強(qiáng)度高，水化熱小，可減少水泥用量，降低混凝土的生產(chǎn)成本。本作品采用高性能混凝土的技術(shù)路線，對(duì)粉煤灰等量取代水泥30％～50％的大摻量粉煤灰混凝土的工作性和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究，具體內(nèi)容為：(1)對(duì)河北三河地區(qū)大宗使用的混凝土原材料進(jìn)行性能分析。(2)對(duì)本地區(qū)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)研，在此基礎(chǔ)上初步確定膠凝材料用量、水膠比、粉煤灰取代率等配合比主要因素。(3)通過(guò)試驗(yàn)考察粉煤灰對(duì)混凝土工作性的影響以及混凝土7d、28d、60d、90d的抗壓強(qiáng)度，確定大摻量粉煤灰混凝土的配合比。(4)找到河北三河地區(qū)大摻量粉煤灰混凝土的技術(shù)特點(diǎn)，以及施工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
獲獎(jiǎng)情況
- 2009年獲得華北科技學(xué)院大學(xué)生科技文化節(jié)創(chuàng)新作品三等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 本作品為華北科技學(xué)院2009年大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品。
參考文獻(xiàn)
- [1] 覃維祖.混凝土材料與結(jié)構(gòu)在低碳經(jīng)濟(jì)新形勢(shì)下的發(fā)展方向[J].施工技術(shù).2010(3). [2] 吳中偉.高性能混凝土－綠色混凝土[J].混凝土與水泥制品，2000(1). [3] 李維安，蘇勝，米文瑜等.河北省教育廳項(xiàng)目“大摻量粉煤灰高性能混凝土的研究”研究報(bào)告[R]. 華北科技學(xué)院，2005. [4] 周嘯塵，王新友.粉煤灰對(duì)高性能混凝土工作性的影響[J].粉煤灰綜合利用，2003(2) . [5] 姚燕，王玲，田培.高性能混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [6] 覃偉祖.用整體論科學(xué)思想引導(dǎo)混凝土技術(shù)可持續(xù)發(fā)展－對(duì)粉煤灰在混凝土中應(yīng)用現(xiàn)狀與前景的思考[J].粉煤灰，2008(1). [7] 清華大學(xué)土木系.國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”第三課題第二專題“C30～C50大摻量粉煤灰高性能混凝土的研究和應(yīng)用”研究報(bào)告
同類課題研究水平概述
- 大摻量粉煤灰混凝土的工作性: 對(duì)于大流動(dòng)性的混凝土，坍落度一般在200mm左右，要使其坍落度再增大比較困難，因?yàn)闇p水劑的用量達(dá)到一定規(guī)定要求后，減水效果就不明顯，如果單純加大用水量，勢(shì)必導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，而且也易產(chǎn)生離析、保水性差等問(wèn)題，會(huì)影響工程質(zhì)量。有試驗(yàn)證明，如果用優(yōu)質(zhì)粉煤灰替代部分水泥、砂和石子，使粉煤灰的摻加量大幅度提高，混凝土中用量可達(dá)到400Kg/m3，通過(guò)摻加高效減水劑，配制出坍落度在250mm以上，28d抗壓強(qiáng)度不低于50Mpa，可自動(dòng)密實(shí)的高強(qiáng)度混凝土。中央電視臺(tái)新址底板的混凝土，要求混凝土坍落度：200～230mm，混凝土擴(kuò)展度≥500 mm；壩落度經(jīng)時(shí)損失：≤30mm/2h。采用了大摻量粉煤灰混凝土（粉煤灰摻量50％）,入模坍落度為180mm～210mm。由于粉煤灰摻量大，粉體的體積比普通混凝土大，用水量減少了約50Kg/m3，自由水大幅度減少，混凝土無(wú)泌水現(xiàn)象，并且和易性良好，可泵性也非常好。 大摻量粉煤灰混凝土的工作強(qiáng)度： 覃維祖教授于2005年進(jìn)行試驗(yàn)，增大粉煤灰摻量（從原來(lái)的25％增大到50％），水膠比則減?。◤脑瓉?lái)的0.45減小到0.36），并且保持工作度不變，強(qiáng)度發(fā)展完全滿足設(shè)計(jì)要求，并且通過(guò)了工程實(shí)踐的驗(yàn)證，從而為該混凝土設(shè)計(jì)應(yīng)用于新中央電視臺(tái)大樓底板澆注提供了依據(jù)。 大摻量粉煤灰混凝土的配合比有比較大的靈活性，采用優(yōu)化配制思路，根據(jù)工程需要，可以配制出早期強(qiáng)度很高的混凝土，可以配制出強(qiáng)度發(fā)展完全與普通硅酸鹽水泥混凝土相當(dāng)?shù)幕炷?。即使粉煤灰摻量高達(dá)60％，其3d抗壓強(qiáng)度仍然能達(dá)到普通水泥混凝土的1.03倍。
