導(dǎo)讀01引言將一定量的粉煤灰摻入混凝土中，不僅可以降低工業(yè)廢渣帶來的環(huán)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(jìn)而間接地減少了水泥生產(chǎn)過....

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引言

將一定量的粉煤灰摻入混凝土中，不僅可以降低工業(yè)廢渣帶來的環(huán)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(jìn)而間接地減少了水泥生產(chǎn)過程中的資源消耗和環(huán)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(hù)及重建所需要費(fèi)用的作用。

目前國內(nèi)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(xué)活化法。物理活化法是指將粉煤灰磨細(xì)或者進(jìn)行水熱蒸養(yǎng)處理；化學(xué)活化是指在粉煤灰中添加化學(xué)外加劑，使其能夠與粉煤灰中的活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)激發(fā)粉煤灰與水泥之間的水化產(chǎn)物。

單獨(dú)使用一種激發(fā)劑，通常難以顯著提高粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度。正交分析具有試驗(yàn)工作量小、代表性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，考慮到工程實(shí)際應(yīng)用情況，本研究提出一種多元激發(fā)劑復(fù)合的正交分析試驗(yàn)方法。多元體系復(fù)合的正交分析試驗(yàn)效果要優(yōu)于簡單的物理激發(fā)或者化學(xué)激發(fā)，甚至優(yōu)于目前僅存在于試驗(yàn)室中的傳統(tǒng)復(fù)合激發(fā)技術(shù)。本研究通過設(shè)計(jì)正交分析試驗(yàn)，找出正交分析作用條件下，激發(fā)粉煤灰化學(xué)活性的最佳參數(shù)，從而提高混凝土的早期強(qiáng)度，并可以提高混凝土中粉煤灰的最大摻量。

02

實(shí)驗(yàn)方法

通過單因素變量法，選出減水劑、電石渣、NaOH、Na2SO4。激發(fā)劑的最佳摻量(占粉煤灰質(zhì)量的百分比)變化范圍，分別為減水劑：0.6％一0.8％、電石渣：0.5％～1.5％、NaOH：0.25％～0.35％、Na2S04：3％～4％。根據(jù)此最佳變化范圍，采用正交分析試驗(yàn)方法，通過極差分析法，研究各因素影響膠砂和易性、凝結(jié)時(shí)間以及力學(xué)性能的主次順序，確定出粉煤灰改性所需化學(xué)激發(fā)劑最佳摻量；通過正交分析試驗(yàn)結(jié)果分析，選出針對(duì)膠砂和易性、凝結(jié)時(shí)間以及力學(xué)性能情況下的最佳組合摻量。

為了便于化學(xué)激發(fā)劑充分與粉煤灰接觸，激發(fā)粉煤灰活性，試驗(yàn)過程中先將硫酸鈉、氫氧化鈉與稱量好的水?dāng)嚢杌旌先芙庵螅俚谷敕Q量好的水泥進(jìn)行攪拌，測(cè)試相關(guān)膠砂拌合物性能，成型并養(yǎng)護(hù)試件，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時(shí)取出試件進(jìn)行抗壓抗折性能檢測(cè)。本次試驗(yàn)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(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)三個(gè)水平，采用的正交分析表見表1，2。

03

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

膠砂初凝時(shí)間測(cè)試結(jié)果見表3，通過表3的Kj計(jì)算可知，各因素對(duì)膠砂初凝時(shí)間的影響主次順序?yàn)锽>C>D>A，最優(yōu)因素水平搭配的選擇與實(shí)際施工中所要求的指標(biāo)有關(guān)，若需要初凝時(shí)間較長，則可以選取指標(biāo)大的最優(yōu)水平組合A2B3C3D3，反之，需要縮短初凝時(shí)間則可選擇A1B1C2D1。

膠砂終凝時(shí)間測(cè)試結(jié)果見表4，通過表4的Kj計(jì)算可知，各因素對(duì)膠砂終凝時(shí)間的影響主次順序?yàn)锽>C>A>D，電石渣摻量極差R最大，可見電石渣摻量對(duì)終凝時(shí)間影響最大，減水劑對(duì)終凝時(shí)間的影響在四個(gè)因素中最小。在試驗(yàn)中或?qū)嶋H工程施工中，對(duì)終凝的時(shí)間需求不同，若需要終凝時(shí)間較長時(shí)，可以選取最優(yōu)水平組合A2B3C3D2，反之，如果需要的終凝時(shí)間較短時(shí)，可以選擇A1B1C2D1最優(yōu)水平組合。

膠砂7d抗折強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表5，通過表5的Kj計(jì)算可知，各因素對(duì)膠砂7d抗折強(qiáng)度的影響主次順序?yàn)锽>C>D>A，在膠砂7d抗折強(qiáng)度中，電石渣和氫氧化鈉的摻量極差R值較大，對(duì)抗折強(qiáng)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(duì)抗折強(qiáng)度影響稍小。就實(shí)際工程應(yīng)用情況而言，砂漿7d抗折強(qiáng)度越大越好，因此，最優(yōu)水平組合應(yīng)為A3B1C1D2，其對(duì)應(yīng)摻量分別為硫酸鈉的摻量為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(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表6，通過表6的Kj計(jì)算可知，各因素對(duì)膠砂7d抗壓強(qiáng)度的影響主次順序?yàn)锽>A=C=D，由極差R值可知，電石渣對(duì)膠砂7d的抗壓強(qiáng)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(yōu)水平組合為A3B1C1D2，對(duì)應(yīng)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(jié)論

膠砂不同性能指標(biāo)時(shí)，各因素的影響主次順序結(jié)果也不相同，因此，本次最優(yōu)配合比選擇是需要綜合各因素從更深層次進(jìn)行分析，尋找出試驗(yàn)所需的最佳活性激發(fā)配合比，通過砂漿凝結(jié)時(shí)間和7d抗壓抗折強(qiáng)度極差綜合分析發(fā)現(xiàn)，影響砂漿工作性和力學(xué)性能的各因素主次順序?yàn)锽>C>D>A。

(1)膠砂初凝時(shí)間測(cè)試結(jié)果表明各因素對(duì)膠砂初凝時(shí)間的影響主次順序?yàn)锽>C>D>A，若需要初凝時(shí)間較長，則可以選最優(yōu)水平組合A2B3C3D3，反之，需要縮短初凝時(shí)間則可選擇A1B1C2D1。

(2)膠砂終凝時(shí)間測(cè)試結(jié)果表明各因素對(duì)膠砂終凝時(shí)間的影響主次順序?yàn)锽>C>A>D，若需要終凝時(shí)間較長時(shí)，可以選取最優(yōu)水平組合A2B3C3D2，反之，如需要中終凝時(shí)間較短時(shí)，可選擇A1B1C2D1，最優(yōu)水平組合。

(3)膠砂7d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果均表明各因素對(duì)膠砂7d抗折強(qiáng)度的影響主次順序?yàn)锽>C>D>A，為提高砂漿7d抗折強(qiáng)度，最優(yōu)水平組合應(yīng)為A3B1C1D2。

綜上，當(dāng)需要砂漿快速凝結(jié)時(shí)，可選最優(yōu)組合A2B3C3D3，激發(fā)粉煤灰活性，對(duì)應(yīng)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(dāng)需要砂漿具有較長凝結(jié)時(shí)間時(shí)，可選A1B1C2D1激發(fā)粉煤灰活性，對(duì)應(yīng)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(qiáng)度，可選最優(yōu)組合應(yīng)為A3B1C1D2，對(duì)應(yīng)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％。