关键词:
稻壳灰
混凝土
力学性能
耐久性
推定方法
摘要:
随着建筑行业对混凝土需求量的持续增长,传统水泥生产带来的高能耗与高污染问题日益突出。稻壳灰作为生物质电厂燃烧后的固体废弃物,其富含的活性二氧化硅具备替代水泥掺合料的潜力。本文以黑龙江地区电厂稻壳灰为研究对象,系统研究了其作为混凝土掺合料对力学性能及耐久性能的影响,旨在为稻壳灰的充分利用以及绿色混凝土开发提供理论与技术支持。
1.本文先进行了水泥物理性能的试验,研究了稻壳灰研磨时间与掺入量对砂浆及胶砂的性能影响。试验结果表明,稻壳灰掺量的增加会线性提升水泥砂浆的吸水率,当掺量为30%时达到最高为9.1%,在研磨40min时,水泥砂浆的吸水率最低为7.3%。在力学性能方面,当稻壳灰掺量超过20%会显著削弱水泥胶砂的早期强度,但适当研磨,如研磨40min时,其28d时的强度达到45.2MPa,高于基本对照组。综合分析,推荐稻壳灰在水泥基材料中的掺量为10%~15%,研磨时间控制在40min,经过检测,研磨40min后其平均粒径为15.7μm。
2.通过前期初步试验,验证了将稻壳灰作为混凝土掺合料的可行性。最终确定稻壳灰采用研磨40min作为后续试验的标准。为进一步分析掺入量对性能的影响,稻壳灰分别以0%、5%、10%、15%、20%的掺量等质量替代水泥进行混凝土力学性能试验。结果表明,早期(7d)随着掺量增加会降低抗压强度(掺量20%时强度下降3.7%),但后期(28d、90d)火山灰效应与填充效应逐渐显现,掺量15%时抗压强度较基准组分别提升了5.5%与10.1%。劈裂抗拉强度也呈现类似规律,15%掺量时28d强度提升了17%。为了兼顾早期施工需求与长期性能的优化,稻壳灰掺入到混凝土中的最佳掺量为10%~15%。
3.通过耐久性能试验分析,稻壳灰的掺入可以显著提升混凝土抗渗与抗碳化能力。抗渗试验中,所有掺量组均满足P6的抗渗等级,在稻壳灰掺量为20%时,渗水高度较基准组降低24.4%;抗碳化试验中,稻壳灰20%掺量的28d碳化深度较基准组减少42.1%。
4.通过线性回归法和幂函数回归法,分别建立了3d和7d的早龄期强度推算28d强度的强度关系式。结果表明,以7d龄期推定的模型其相关系数2和剩余标准差*均明显优于3d龄期推定的模型,表明7d龄期强度推定的可靠性和精度更高。用幂函数回归法与线性回归法的相关系数2值和剩余标准差*差异不大,表明两种回归方法的拟合效果基本相当。综合模型精度、工程风险等问题,建议在实际工程中采用7d推定28d强度的强度关系式。