粉煤灰品质与抑制ASR膨胀的能力

卢都友,刘 珩,吕忆农,许仲梓

(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009)

摘 要:对比研究了2类、4种粉煤的化学和矿物组成、颗粒形貌和级配及抑制碱硅酸反应(ASR)膨胀的效果,讨论了粉煤灰品质与抑制ASR膨胀的关系。结果表明:相同掺量时,低钙粉煤灰抑制ASR能力优于高钙粉煤灰;粉煤灰同一品质指标对不同类型粉煤灰抑制ASR能力的影响不同,不同粉煤灰抑制ASR膨胀能力的差异不能简单归结为某一特定品质指标的差别,特别是品质指标绝对值及差别不大时。

关键词:碱硅酸反应;膨胀;粉煤灰;颗粒分布;氧化钙;碱含量

中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1671-7643(2003)03-0007-05

ASR(碱硅酸反应)是影响混凝土耐久性的重要原因之一,使用粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物外加剂是预防ASR的最实用、经济和有效的途径。迄今为止,国际上对粉煤灰抑制ASR的效果及影响因素进行了广泛研究,特别是粉煤灰本身品质指标,包括粉煤灰的化学组成,如碱含量[1~11]、CaO含量[6,8,10]和SiO2含量、细度[11~14]、置换率等对抑制ASR效果的影响,试图建立粉煤灰品质与抑制ASR效果之间的关系,并阐明粉煤灰抑制ASR机理。但由于不同研究者使用的原材料和研究方法不同,结论不一,有时甚至相互矛盾。

众多研究者认为粉煤灰碱含量是影响其抑制ASR效果的重要因素,不同之处在于对粉煤灰有效碱的表征和计算方法以及影响有效碱的因素有不同认识[1~8]。也有部分研究者认为粉煤灰碱含量对碱集料反应无影响[9,10]。关于粉煤灰CaO含量对抑制ASR作用的影响,Dustan[10]认为粉煤灰Ca O含量越高,抑制作用越差,但此结论并没有得到后来研究者的支持[6,8]。另一方面,由于受来源和抑制效果的限制,国内外主要围绕低钙粉煤灰抑制ASR开展研究,而对高钙粉煤灰抑制ASR的研究较少。随着现代化大型发电机组的建立和高钙低灰分燃煤的使用,高钙粉煤灰的产量日益增多,高钙粉煤灰的利用也成为重要研究课题。

本文对比研究了2类、4种粉煤灰抑制ASR膨胀的效果,从粉煤灰化学和矿物组成、颗粒形貌和级配等方面探讨了不同粉煤灰抑制ASR膨胀能力差异的原因,讨论了粉煤灰品质与抑制ASR膨胀的关系。

1 原材料和实验方法

水泥和粉煤灰:实验选用了不同产地的低钙粉煤灰和高钙粉煤灰各2种,低钙粉煤灰分别为NJ和AH,高钙粉煤灰为SD和WJ。所用水泥为冀东水泥厂525#R硅酸盐水泥(JD),水泥碱的质量分数为0 96%,水泥和各粉煤灰的化学组成见表1。集料:实验用活性集料为石英玻璃,由江苏东海石英玻璃厂生产的石英玻璃破碎而成,活性组分为无定型SiO2,石英玻璃经破碎、筛分至0 15~0 80mm。

除分析粉煤灰的化学组成外,分别用X射线衍射法(XRD)测定粉煤灰的矿物组成,扫描电镜(SE M)观察粉煤灰形貌,激光粒度分析仪测定粉煤灰的粒度分布。

测量膨胀用小砂浆棒试体的尺寸为10m m 10mm 60m m,胶砂比即(水泥+粉煤灰)集料为101,水胶比(水(水泥+粉煤灰))为0 33,粉煤灰分别取代水泥质量的15%、25%、35%、50%。成型方法参照CECS48:93!砂、石碱活性快速试验方法∀进行。试体成型后在室温100%R.H.养护2d后

第25卷第3期2003年5月 南 京 工 业 大 学 学 报

JOURNAL OF NANJI NG UNIVE RSI TY OF TECHNOLOGY

Vol.25No.3

M ay2003

收稿日期:2002 10 15

基金项目:#十五∃科技攻关项目(2001BA307B01 01)

作者简介:卢都友(1969 ),男,河南虞城人,副教授,博士,主要从事水泥混凝土化学和材料微观结构研究。