01

引言

将一定量的粉煤灰摻入混凝土中，不僅可以降低工業廢渣帶來的環境污染以及我國土地資源占用問題，還能夠減少膠凝材料中水泥的用量，進而間接地減少了水泥生産過程中的資源消耗和環境污染問題；另外，還能夠起到延長混凝土使用壽命、減少維護及重建所需要費用的作用。

目前國内外研究提高粉煤灰活性幾種常見的方法主要包括物理活化法和化學活化法。物理活化法是指将粉煤灰磨細或者進行水熱蒸養處理；化學活化是指在粉煤灰中添加化學外加劑，使其能夠與粉煤灰中的活性組分發生化學反應，促進激發粉煤灰與水泥之間的水化産物。

單獨使用一種激發劑，通常難以顯著提高粉煤灰混凝土的早期強度。正交分析具有試驗工作量小、代表性強的優點，考慮到工程實際應用情況，本研究提出一種多元激發劑複合的正交分析試驗方法。多元體系複合的正交分析試驗效果要優于簡單的物理激發或者化學激發，甚至優于目前僅存在于試驗室中的傳統複合激發技術。本研究通過設計正交分析試驗，找出正交分析作用條件下，激發粉煤灰化學活性的最佳參數，從而提高混凝土的早期強度，并可以提高混凝土中粉煤灰的最大摻量。

02

實驗方法

通過單因素變量法，選出減水劑、電石渣、NaOH、Na2SO4。激發劑的最佳摻量(占粉煤灰質量的百分比)變化範圍，分别為減水劑：0.6％一0.8％、電石渣：0.5％～1.5％、NaOH：0.25％～0.35％、Na2S04：3％～4％。根據此最佳變化範圍，采用正交分析試驗方法，通過極差分析法，研究各因素影響膠砂和易性、凝結時間以及力學性能的主次順序，确定出粉煤灰改性所需化學激發劑最佳摻量；通過正交分析試驗結果分析，選出針對膠砂和易性、凝結時間以及力學性能情況下的最佳組合摻量。

為了便于化學激發劑充分與粉煤灰接觸，激發粉煤灰活性，試驗過程中先将硫酸鈉、氫氧化鈉與稱量好的水攪拌混合溶解之後，再倒入稱量好的水泥進行攪拌，測試相關膠砂拌合物性能，成型并養護試件，養護至規定齡期時取出試件進行抗壓抗折性能檢測。本次試驗過程中，采用固定用水量、水膠比以及粉煤灰摻量不變的方法，選取減水劑、NaOH、電石渣以及Na2S04。四個因素，每個因素設三個水平，采用的正交分析表見表1，2。

03

實驗結果分析

膠砂初凝時間測試結果見表3，通過表3的Kj計算可知，各因素對膠砂初凝時間的影響主次順序為B>C>D>A，最優因素水平搭配的選擇與實際施工中所要求的指标有關，若需要初凝時間較長，則可以選取指标大的最優水平組合A2B3C3D3，反之，需要縮短初凝時間則可選擇A1B1C2D1。

膠砂終凝時間測試結果見表4，通過表4的Kj計算可知，各因素對膠砂終凝時間的影響主次順序為B>C>A>D，電石渣摻量極差R最大，可見電石渣摻量對終凝時間影響最大，減水劑對終凝時間的影響在四個因素中最小。在試驗中或實際工程施工中，對終凝的時間需求不同，若需要終凝時間較長時，可以選取最優水平組合A2B3C3D2，反之，如果需要的終凝時間較短時，可以選擇A1B1C2D1最優水平組合。

膠砂7d抗折強度測試結果見表5，通過表5的Kj計算可知，各因素對膠砂7d抗折強度的影響主次順序為B>C>D>A，在膠砂7d抗折強度中，電石渣和氫氧化鈉的摻量極差R值較大，對抗折強度影響占主要作用，而硫酸鈉與減水劑摻量極差R值較小，對抗折強度影響稍小。就實際工程應用情況而言，砂漿7d抗折強度越大越好，因此，最優水平組合應為A3B1C1D2，其對應摻量分别為硫酸鈉的摻量為3％、電石渣的摻量為0.5％、氫氧化鈉的摻量為0.25％、減水劑的摻量為0.7％。

膠砂7d抗壓強度測試結果見表6，通過表6的Kj計算可知，各因素對膠砂7d抗壓強度的影響主次順序為B>A=C=D，由極差R值可知，電石渣對膠砂7d的抗壓強度值影響最大，氫氧化鈉、硫酸鈉以及減水劑影響程度基本相同，因此，最優水平組合為A3B1C1D2，對應的硫酸鈉的摻量為3％，電石渣的摻量為0.5％，氫氧化鈉的摻量為0.25％，減水劑的摻量為0.7％。

04

結論

膠砂不同性能指标時，各因素的影響主次順序結果也不相同，因此，本次最優配合比選擇是需要綜合各因素從更深層次進行分析，尋找出試驗所需的最佳活性激發配合比，通過砂漿凝結時間和7d抗壓抗折強度極差綜合分析發現，影響砂漿工作性和力學性能的各因素主次順序為B>C>D>A。

(1)膠砂初凝時間測試結果表明各因素對膠砂初凝時間的影響主次順序為B>C>D>A，若需要初凝時間較長，則可以選最優水平組合A2B3C3D3，反之，需要縮短初凝時間則可選擇A1B1C2D1。

(2)膠砂終凝時間測試結果表明各因素對膠砂終凝時間的影響主次順序為B>C>A>D，若需要終凝時間較長時，可以選取最優水平組合A2B3C3D2，反之，如需要中終凝時間較短時，可選擇A1B1C2D1，最優水平組合。

(3)膠砂7d抗折強度和抗壓強度測試結果均表明各因素對膠砂7d抗折強度的影響主次順序為B>C>D>A，為提高砂漿7d抗折強度，最優水平組合應為A3B1C1D2。

綜上，當需要砂漿快速凝結時，可選最優組合A2B3C3D3，激發粉煤灰活性，對應硫酸鈉的摻量為2.5％、電石渣的摻量為1.0％、氫氧化鈉的摻量為0.35％、減水劑的摻量為0.8％；當需要砂漿具有較長凝結時間時，可選A1B1C2D1激發粉煤灰活性，對應硫酸鈉的摻量為2％、電石渣的摻量為0.5％、氫氧化鈉的摻量為0.3％、減水劑的摻量為0.6％；為提高砂漿的抗壓和抗折強度，可選最優組合應為A3B1C1D2，對應硫酸鈉的摻量為3％、電石渣的摻量為0.5％、氫氧化鈉的摻量為0.25％、減水劑的摻量為0.7％。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!