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1、粉煤灰、矿粉讲义2010年3月8日一、粉煤灰n n粉煤灰：是一种火山灰质矿物外加剂，是火力发电厂燃煤锅炉排除的烟道灰。粉煤灰是由结晶体、玻璃体以及少量未燃尽的碳粒所组成。n n粉煤用于混凝土中有四种功效n na.火山灰效应：强度效应（活性效应），粉煤灰中的活性成分与水泥水化生成的Ca（OH)2 反应。n nb.形态效应：减水效应，粉煤灰多是圆珠形颗粒，表面光滑，微珠光滑，且有吸附分散作用的，对水泥浆起解絮增塑作用，若保持流动性不变即可起到减水作用。n nc.微集料效应：增密作用，研究表明粉煤灰粒度分布合理，总体粒度为0.5300m，其中玻璃微珠为0.5100m,大部分5m，其含量约占50%70
2、%，是粉煤灰中的主体，还有一部分漂珠45m及少量粗粒的海绵颗粒10300m,大部分45m，可见自身颗粒级配良好，其中比水泥颗粒细的粒子则可填充水泥空隙，增加密实度，细化孔径，改善均匀性。n nd.稳定效应：益化作用，通过上述的火山灰效反应，大量消耗掉自由态的Ca(OH)2，使之变成结合态，大大降低液相的碱度，从而提高混凝土的耐久性。另外还可减水放热、收缩和徐变，提高体积稳定性和抗裂性，有利于耐久性，但却降低了抗碳化的能力。n n用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）本标准适用于拌制混凝土和砂浆时作为掺合料的粉煤灰及水泥生产中作为活性混合材料的粉煤灰.粉煤灰-电厂煤粉炉烟道气体
3、中收集的粉末称为粉煤灰.根据根据GB/T1596粉煤灰技术指标项目技术要求需水量比不大于%F类粉煤灰95105115C类粉煤灰细度（45m方孔筛筛余），不大于%F类粉煤灰122545C类粉煤灰烧失量不大于%F类粉煤灰5815C类粉煤灰含水量不大于%F类粉煤灰1C类粉煤灰三氧化硫，不大于%F类粉煤灰3C类粉煤灰游离氧化钙，不大于%F类粉煤灰1C类粉煤灰4安定性雷氏夹沸煮后增加距离，不大于mmC类粉煤灰5n n1、粉煤灰需水量比、粉煤灰需水量比n n1.1、试验目的：n n粉煤灰的需水量比对混凝土影响很大除了强度外，还影响流动性和早期收缩，因此做好需水量比为混凝土试配提供依据。n n1.2、原理：
4、n n按GB/T2419测定试验胶砂和对比胶砂的流动度,以二者流动度达到130 mm一140 mm时的加水量之比确定粉煤灰的需水量比。n n1.3、材料：n n水泥：GB 14-1510强度检验用水泥标准样品。n n标准砂：符合GB/T 176711999规定的0.5mm一1.0 mm的中级砂。n n水：洁净的饮用水。n n1.4、仪器设备：n n天平：量程不小于1000 g,最小分度值不大于1g。n n搅拌机：符合GB/Tl7671一1999规定的行星式水泥胶砂搅拌机。n n流动度跳桌：符合GB/T 2419规定n n1.5、试验步骤：n n 胶砂配比按下表所示：水泥/g粉煤灰/g标准砂/g
5、加水量/mL对比胶砂 250750l25试验胶砂 l7575750按流动度达到130mm140mm调整n n 试验胶砂按试验胶砂按GB/T 17671GB/T 17671规定进行搅拌。规定进行搅拌。n n 搅拌后的试验胶砂按搅拌后的试验胶砂按GB/T 2419GB/T 2419水泥胶砂流动水泥胶砂流动水泥胶砂流动水泥胶砂流动度测定方法度测定方法度测定方法度测定方法n n测定流动度测定流动度,当流动度在当流动度在130mm130mm140 mm140 mm范围内范围内,记录此时的加水量；当流动度小于记录此时的加水量；当流动度小于130 mm130 mm或大于或大于140 mm140 mm时时,重
6、新调整加水量重新调整加水量,直至流动度达到直至流动度达到130mm130mm140 mm140 mm为止。为止。n n1.61.6、结果计算：、结果计算：n n需水量比按下式计算：需水量比按下式计算：n nn n式中：式中：n nX X需水量比需水量比,单位为百分数单位为百分数(%)(%)；n nL L1 1试验胶砂流动度达到试验胶砂流动度达到130 mm130 mm140 mm140 mm时的加时的加水量水量,单位为毫升（单位为毫升（mLmL）；）；n n125125对比胶砂的加水量对比胶砂的加水量,单位为毫升（单位为毫升（mLmL）。）。n n计算至计算至1%1%。n n1.71.7、结果
7、评定：根据、结果评定：根据GB/T1596GB/T1596粉煤灰技术指标评粉煤灰技术指标评定。定。n n2、粉煤灰细度试验方法、粉煤灰细度试验方法n n2.1、原理：n n利用气流作为筛分的动力和介质，通过旋转的喷嘴喷出的气流作用使筛网的待测粉状物料呈流态化，并在整个系统负压的作用下，将细颗粒通过筛网抽走，从而达到筛分的目的.n n2.2、仪器设备：n n.负压筛析仪：45m方孔筛 筛座 真空源和吸尘器组成.n n.天平;l量程不小于50g最小分度值不大于0.01g。n n2.3、试验步骤：n nA.将检测粉煤灰.样品在105-110烘箱烘至恒重，取出放在干燥器中冷却至室温。n nB.称取试样
8、10 g准确至0.01 g到入45微米方孔筛上，将筛子置于筛座上盖上筛盖。n nC接通电源定时3min开始筛析。n nD观察负压表负压稳定在4000-6000 若负压小于4000因停机。清理收尘器中的积灰后再进行筛析。n nE.在筛析过程中,可用轻质木棒或硬橡胶棒轻轻敲打筛盖.以防吸附.n nF.3min 后筛析自动停止,观察筛余物,如果颗粒成球粘筛或有细颗粒沉积在筛框边缘,用毛刷轻轻刷开,再筛析1-3min直至筛分彻底为止.将筛网内的筛余物收集并称量,准确至0.01 g.n n2.4、结果计算:n n45m方孔筛筛余%等于筛余的质量除以称取试样的质量单位为克。2.5、结果评定：根据GB/T1
9、596粉煤灰技术指标评定。n n式中：式中：n nF F45m45m方孔筛筛余，单位为百分数（方孔筛筛余，单位为百分数（%）；）；n nG1G1筛余物的质量，单位为克（筛余物的质量，单位为克（g g）；）；n nG G称取试样的质量，单位为克（称取试样的质量，单位为克（g g）。）。n n计算至计算至0.1%0.1%。n n3、粉煤灰安定性试验、粉煤灰安定性试验n n安定性试验方法按GB/T1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法进行.n n净浆试验样品和被检验粉煤灰按7：3质量比混合而成.n n雷氏夹沸煮后增加距离不大于5.0n n4 4、粉煤灰烧失量试验、粉煤灰烧失量试验、粉煤
10、灰烧失量试验、粉煤灰烧失量试验n n烧失量试验方法按烧失量试验方法按GB/T176-2008GB/T176-2008水泥化学分析方法进行。水泥化学分析方法进行。n n 试样制备：试样制备：n n4.14.1、试样是按标准取样且具有代表性均匀性。采用四分法或、试样是按标准取样且具有代表性均匀性。采用四分法或缩分器将试样缩分至约缩分器将试样缩分至约100 g,100 g,经过经过80m80m方孔筛筛析，用磁铁方孔筛筛析，用磁铁吸去筛余物中金属铁，将筛余物经过研磨后使其全部孔径为吸去筛余物中金属铁，将筛余物经过研磨后使其全部孔径为80m80m方孔筛方孔筛,充分混匀，装入试样瓶中，密封保存供测定用。充
11、分混匀，装入试样瓶中，密封保存供测定用。n n4.24.2、烧失量试验、烧失量试验灼烧差减法灼烧差减法n n方法提要：试样在（方法提要：试样在（9502595025）的高温炉中灼烧，驱除二氧的高温炉中灼烧，驱除二氧化碳和水分，同时将存在的易氧化的元素氧化。通常矿渣硅化碳和水分，同时将存在的易氧化的元素氧化。通常矿渣硅酸盐水泥应对由硫化物的氧化引起的烧失量的误差进行校正，酸盐水泥应对由硫化物的氧化引起的烧失量的误差进行校正，而其他元素的氧化引起的误差一般可忽略不计。而其他元素的氧化引起的误差一般可忽略不计。n n4.34.3、分析步骤：、分析步骤：n n称取约称取约1g1g试样（试样（m1m1）
12、，精确至），精确至0.0001g0.0001g，放入已灼烧恒量的，放入已灼烧恒量的瓷坩埚中，将盖斜置于坩埚上，放在高温炉内，从低温开始瓷坩埚中，将盖斜置于坩埚上，放在高温炉内，从低温开始逐渐升高温度，在（逐渐升高温度，在（9502595025）下灼烧下灼烧15min15min20min,20min,取出取出坩埚置于干燥器中，冷却至室温，称量。反复灼烧，直至恒坩埚置于干燥器中，冷却至室温，称量。反复灼烧，直至恒量（量（m2m2）。）。n n4.44.4、烧失量的质量分数按下式计算：、烧失量的质量分数按下式计算：n n式中：式中：n nWWLOILOI烧失量的质量分数，烧失量的质量分数，%；n n
13、mm1 1试料的质量，单位为克（试料的质量，单位为克（g g）；）；n nmm2 2灼烧后试料的质量，单位为克（灼烧后试料的质量，单位为克（g g）。）。n n4.54.5、结果评定：根据、结果评定：根据GB/T1596GB/T1596粉煤灰技术指标评定。粉煤灰技术指标评定。4.5游离Ca0含量n n方法原理方法原理n n在加热搅拌下，使是试样中的游离氧化钙与乙二在加热搅拌下，使是试样中的游离氧化钙与乙二醇作用生成弱碱性的乙二醇钙，以酚酞为指示剂，醇作用生成弱碱性的乙二醇钙，以酚酞为指示剂，用苯甲酸用苯甲酸无水乙醇标准滴定溶液滴定。无水乙醇标准滴定溶液滴定。n n分析步骤分析步骤n n称取约称
14、取约0.5g0.5g试样试样m1m1，精确至，精确至0.0001g0.0001g，置于，置于250ml250ml干燥的锥形瓶中，加入干燥的锥形瓶中，加入30ml30ml乙二醇乙二醇乙醇溶液，乙醇溶液，放入一根搅拌子，装上冷凝管，置游离氧化钙测放入一根搅拌子，装上冷凝管，置游离氧化钙测定仪上，定仪上，n n以适当的速度搅拌溶液，同时升温并加热煮沸，当冷凝下的乙醇开始连续滴下时，继续在搅拌下加热微沸4min，取下锥形瓶，用预先用无水乙醇润湿过的快速滤纸抽气过滤或预先用无水乙醇洗涤过的玻璃砂芯漏斗抽气过滤，用无水乙醇洗涤锥形瓶和沉淀3次，过滤时等上次洗涤液过滤完后再洗涤下次。滤液及洗液收集于250m
15、l的抽滤瓶中，立即用苯甲酸无水乙醇标准滴定溶液滴定至微红色消失。n n计算结果计算结果n n式中式中n nwfCaOwfCaO游离氧化钙质量分数，游离氧化钙质量分数，%n nT T”CaO CaO 苯甲酸苯甲酸无水乙醇标准滴定溶液对氧化无水乙醇标准滴定溶液对氧化钙的滴定度，钙的滴定度，mg/mlmg/mln nV V41 41 滴定时消耗苯甲酸滴定时消耗苯甲酸无水乙醇标准滴定溶无水乙醇标准滴定溶液的体积，液的体积，mlmln nm1m1试样的质量，试样的质量，g gn n水泥化学分析方法水泥化学分析方法GB/T176-2008GB/T176-2008二、混凝土掺合料矿粉二、混凝土掺合料矿粉n
16、n粒化高炉矿渣粉以粒化高炉矿渣为主要原料，可掺加少量石膏磨制成一定细度的粉体，称矿渣粉。n n技术要求项目级别S105S95S75密度（g/cm3）不小于2.8比表面积（m2/kg）不小于350活性指数（%）不小于7d95755528d1059575流动度比（%）不小于859095含水量（%）不大于1三氧化硫（%）不大于4氯离子（%）不大于0.02烧失量（%）不大于 3n n1、密度、密度n n按GB/T20894水泥密度测定方法n n1.1定义：n n水泥密度：表示水泥单位体积的质量，水泥密度的单位g/cm3。n n1.2方法原理：n n将水泥倒入装有一定量液体介质的李氏瓶内，并使液体介质充
17、分地浸透水泥颗粒。根据阿基米德定律，水泥的体积等于它所排开的液体体积，从而算出水泥单位体积的质量即为密度，为使测定的水泥不产生水化反应，液体介质采用无水煤油。n n1.3仪器：n n 李氏瓶：横截面形状为圆形，外形尺寸应严格遵守关于公差、符号、长度、间距以及均匀刻度的要求；最高刻度标记与磨口玻璃塞最低点之间的间距至少为10。李氏瓶的结构材料是优质玻璃，透明无条纹，具有抗化学侵蚀性且热滞后性小，要有较好的耐裂性。瓶颈刻度由024mL和n n1824mL应以0.1mL刻度，任何标明的容量误差都不大于0.05mL。n n无水煤油：符合GB 253的要求。n n恒温水槽n n1.4测定步骤：n n 将
18、无水煤油注入李氏瓶中至0到1mL刻度线后（以弯月面下部为准），盖上瓶塞放入恒温水槽内，使刻度部分浸入水中（水温应控制在李氏瓶刻度时的温度），恒温30min，记下初始（第一次）读数。n n从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将李氏瓶细长颈内没有煤油的部分仔细擦干净。n n水泥试样应预先通过0.9方孔筛，在1105温度下干燥1h,并在干燥器内冷却至室温。称取水泥60g，称准至0.01g。n n用小匙将水泥样品一点点的装入李氏瓶中，反复摇动，至没有气泡排出，再次将李氏瓶静置于恒温水槽中，恒温30min,记下第二次读数。n n第一次读数和第二次读数时，恒温水槽的温度差不大于0.2。n n1.5结果计算：n
19、n 水泥体积应为第二次读数减去第一次读数，即水泥所排开的无水煤油的体积（mL）。n n 水泥密度（g/cm3）按下式计算：n n水泥密度水泥质量（g）/排开的体积（cm3）n n结果计算至小数第三位，且取整数到0.01 g/cm3，试验结果取两次测定结果的算术平均值，两次测定结果之差不得超过0.02 g/cm3。n n2、矿粉的比表面积按照水泥比表面积测定比表面积测定方法（勃氏法）方法（勃氏法）GB/8074-2008n n3 3、矿渣粉活性指数及流动度比的测定、矿渣粉活性指数及流动度比的测定、矿渣粉活性指数及流动度比的测定、矿渣粉活性指数及流动度比的测定n n3.13.1、方法原理、方法原理
20、n n3.1.1 3.1.1 测定试验样品为对比样品的抗压强度，采用两测定试验样品为对比样品的抗压强度，采用两种样品同龄期的抗压强度之比评价矿渣粉活性指数。种样品同龄期的抗压强度之比评价矿渣粉活性指数。n n3.1.2 3.1.2 测定试验样品和对比样品的流动度，两者流动测定试验样品和对比样品的流动度，两者流动度之比评价矿渣粉流动度比。度之比评价矿渣粉流动度比。n n3.23.2样品样品n n3.2.1 3.2.1 对比样品对比样品n n符合符合GB 175GB 175规定的强度等级为规定的强度等级为42.542.5的硅酸盐水泥或的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且普通硅酸盐水泥，且7d7d抗压强
21、度抗压强度35MPa35MPa45 MPa,2845 MPa,28抗压强度抗压强度50MPa50MPa60 MPa,60 MPa,比表面积比表面积300 m2/kg300 m2/kg400 m2/kg400 m2/kg，SO3SO3含量（质量分数）含量（质量分数）2.3%2.3%2.8%2.8%，碱含量（碱含量（Na2O+0.658K2ONa2O+0.658K2O）(质量分数质量分数)0.5%)0.5%0.9%0.9%。n n3.2.2 3.2.2 试验样品试验样品n n由对比水泥和矿渣粉按质量比由对比水泥和矿渣粉按质量比1 1 1 1组成。组成。n n试验方法及计算试验方法及计算n n3.3
22、3.3砂浆配比砂浆配比n n对比胶砂和试验胶砂配比如下表所示：对比胶砂和试验胶砂配比如下表所示：胶砂种类对比水水泥/g矿渣粉/g中国ISO标准砂/g水/mL对比胶砂4501350225试验胶砂2252251350225n n3.43.4砂浆搅拌程序砂浆搅拌程序n n按按GB/T 17671GB/T 17671进行。进行。n n3.5矿渣粉活性指数试验及计算n n分别测定对比胶砂和试验胶砂的分别测定对比胶砂和试验胶砂的7d7d、28d28d抗压强抗压强度。度。n n矿渣粉矿渣粉7d7d活性指数按下式计算，计算结果保留至活性指数按下式计算，计算结果保留至整数：整数：式中：式中：A A7 7矿渣粉矿
23、渣粉7d7d活性指数，活性指数，%；R R7 7对比胶砂对比胶砂7d7d抗压强度，抗压强度，单位为兆帕（单位为兆帕（MPaMPa）；）；R R0707试验胶砂试验胶砂7d7d抗压强度，抗压强度，单位为兆帕（单位为兆帕（MPaMPa）。）。n n矿渣粉28d活性指数按下式计算，计算结果保留至整数：n n式中：n n矿渣粉28d活性指数，%；n n对比胶砂28d抗压强度，单位为兆帕（MPa）；n n试验胶砂28d抗压强度，单位为兆帕（MPa）。n n4、矿渣粉的流动度比试验n n4.1.按下表胶砂配比和GB/T 2419进行试验，分别测定对比胶砂和试验胶砂的流动度，矿渣粉的流动度比按下式计算，计算
24、结果保留至整数。n n4.2.对比胶砂和试验胶砂配比如下表所示：胶砂种类对比水水泥/g矿渣粉/g中国ISO标准砂/g水/mL对比胶砂4501350225试验胶砂2252251350225n n4.34.3水泥胶砂流动度测定方法水泥胶砂流动度测定方法n n4.3.1.4.3.1.仪器和设备仪器和设备n n水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）n n水泥胶砂搅拌机水泥胶砂搅拌机n n符合符合JC/T 641JC/T 641的要求的要求n n试模试模n n由截锥圆模和模套组成。金属材料制成，内表面加工光滑。圆模尺寸为：由截锥圆模和模套组成。金属材料制成，内表面加工光滑。圆模
25、尺寸为：n n高度高度 60mm0.5mm60mm0.5mm；n n上口内径上口内径700.5mm700.5mm；n n下口内径下口内径100mm0.5mm100mm0.5mm；n n 下口外径下口外径120mm120mm；n n 模壁厚大于模壁厚大于5mm5mm。n n捣棒捣棒n n金属材料制成，直径为金属材料制成，直径为20mm0.5mm20mm0.5mm，长度约为，长度约为200mm200mm。n n捣棒底面与侧面成直角，其下部光滑，上部手柄滚花捣棒底面与侧面成直角，其下部光滑，上部手柄滚花n n卡尺卡尺n n量程不小于量程不小于300mm300mm，分度值不大于，分度值不大于0.5mm
26、0.5mm。n n小刀小刀n n刀口平直，长度大于刀口平直，长度大于40mm40mm。n n天平天平n n量程不小于量程不小于1000g1000g，分度值不大于，分度值不大于1g1g。n n4.3.2.4.3.2.试验条件及材料试验条件及材料n n试验室、设备、拌合水、样品试验室、设备、拌合水、样品n n应符合应符合GB/T 17671-1555GB/T 17671-1555中第中第4 4条试验室和设备的条试验室和设备的有关规定有关规定n n胶砂组成胶砂组成n n胶砂材料用量按相应标准要求或试验设计确定。胶砂材料用量按相应标准要求或试验设计确定。n n4.3.3.4.3.3.试验方法试验方法n
27、 n如跳桌在如跳桌在24h24h内未被使用，先空跳一个周期内未被使用，先空跳一个周期2525次。次。n n胶砂制备按胶砂制备按GB/T 17671GB/T 17671有关规定进行。在制备胶有关规定进行。在制备胶砂的同时，用潮湿棉布擦拭跳桌台面、试模内壁、砂的同时，用潮湿棉布擦拭跳桌台面、试模内壁、捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台面中央并用潮湿棉布覆盖。面中央并用潮湿棉布覆盖。n n将拌好的胶砂分两层迅速装入试模，第一层装至截锥圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，用捣棒由边缘至中心均匀捣压15次；随后，装第二层胶砂，装至高出
28、截锥圆模约20,用小刀在相互垂直两个方向各划5次，再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10次。捣压后胶砂应高于试模。捣压深度，第一层捣至胶砂高度的二分之一，第二层捣实不超过已捣实底层表面。装胶砂和捣压时，用手扶稳试模，不要使其移动。n n捣压完毕，取下模套，将小刀倾斜，从中间向边缘分两次以近水平的角度抹去高出截锥圆模的胶砂，并擦去落在桌面上的胶砂。将截锥圆模垂直向上轻轻提起。立刻开动跳桌，以每秒钟一次的频率，在25s1s内完成25次跳动。n n流动度试验，从胶砂加水开始到测量扩散直径结束，应在6 min内完成。n n4.3.4.结果与计算n n跳动完毕，用卡尺测量胶砂底面互相垂直的两个方向直径，计算平均值，取整数，单位为毫米。该平均值即为该水量的水泥胶砂流动度。n n4.4矿粉流动计算n n式中：n nF矿渣粉流动度比，%；n nL对比样品胶砂流动度，单位为毫米（）；n nLm试验样品胶砂流动度，单位为毫米（）。铁建设2009152号中，粉煤灰和磨细矿渣粉的规定