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新的粉煤灰骨料有助于混凝土固化:研究人员已经开发出一种方法,可以将燃煤发电厂的固体废物转化成可以改善混凝土性能的有用成分,中网信息,ChinaNews360.com
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新的粉煤灰骨料有助于混凝土固化:研究人员已经开发出一种方法,可以将燃煤发电厂的固体废物转化成可以改善混凝土性能的有用成分
2020年11月06日    阅读量:2078    新闻来源:中网信息 ChinaNews360.com  |  投稿

煤灰是燃煤发电厂中臭名昭著的副产品。这是燃煤产生的残余固体废物。尽管它没有像空中飞机那样的有害声誉,但每年有数千万吨的灰烬被填埋场填埋涂料在线coatingol.com


现在,德雷克塞尔大学的研究人员认为,他们已经发现了粉状残留物的一种用途,这种残留物可以帮助使混凝土更加耐用和无裂纹。


新的粉煤灰骨料有助于混凝土固化:研究人员已经开发出一种方法,可以将燃煤发电厂的固体废物转化成可以改善混凝土性能的有用成分 中网信息,ChinaNews360.com


最近在《水泥和混凝土复合材料》杂志上报道,他们的发现是一种将废灰转化为特殊混凝土添加剂的方法,该方法通过促进从内到外的均匀硬化过程来增强其内部结构。


研究人员说,这种添加剂-一种高性能的功能性骨料-可以通过降低裂纹形成的可能性来缩短混凝土硬化所需的时间并提高其耐久性。


-正确混合-


混凝土是由细粉和粗岩石颗粒(称为骨料)的混合物制成的,由矿物胶粘合而成,这种胶由水泥和水制成,被称为“水泥基体”。


骨料形成水泥的坚固内部结构,因为胶结基质在称为固化的过程中硬化,将成分粘合在一起。为了使混凝土达到最大的耐久性,水泥必须在固化过程中与水充分混合,以使其同时干燥-并固化。


“这是该过程中非常重要的一部分,因为如果混凝土在固化过程中干燥太快,由于缺水而增加,它会形成裂纹和其他缺陷。


这些干燥收缩裂纹会导致表面容易受到侵蚀性液体的侵入,混凝土耐久性问题,例如腐蚀,盐分破坏或冻融破坏,” Drexel工程学院的助理教授兼这项研究的主要研究员Yaghoob Farnam博士说。


为了确保均匀固化,混凝土承包商可能需要做很多事情,包括不断喷洒混凝土,用膜覆盖混凝土以保持其湿润,将其浸入水中或在其表面上形成水池。


所有这些策略都消耗时间和资源,并且非常复杂,因此缺陷可能会蔓延到流程中。


为了防止这种情况的发生,在过去的十年中,研究人员开发了一种内部固化概念,该概念使用多孔轻质骨料来帮助固化过程。


骨料可以在混凝土内部保持一致的水分含量,以帮助其从内而外均匀地固化。


Farnam说:“在混凝土中使用高性能的轻质骨料可能是在混凝土内部适当提供足够储水量的解决方案,因为随着时间的推移,需要水来固化水泥基。”


-与混凝土一起工作很难-


混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料之一。由于其耐用性和相对易用性,它是大多数新型高容量道路,建筑物,桥梁和许多其他结构的首选材料。


但是使用混凝土的一个缺点是,它只需要适当的大气条件就可以正确混合甚至固化-不太热,不太冷,不太干。


在混凝土内部很难获得准确的水分含量,因为粉末和骨料形成了紧密的胶结基质,一旦开始干燥就很难渗透。


如果混凝土的外部在内部固化之前变干,则会导致结构变弱。因此,承包商基本上可以一口气拿到正确的液体与固体比例,迅速彻底地混合并在开始干燥之前倒入混凝土。


Farnam实验室的博士论文作者,穆罕默德·巴拉普(Mohammad Balapour)说:“这是混凝土中的常见问题,即所谓的“混凝土干燥”,会产生干燥裂纹,并降低混凝土的强度和耐久性。


-找到治愈方法-


为了给承包商提供更多的自由度,Farnam的团队与Drexel的土木,建筑和环境工程系的教职员工,Grace Hsuan博士和Sabrina Spatari博士以及National的EJ Garboczi博士合作标准技术研究所研究了如何从煤灰中开发功能性轻质骨料并将其用于混凝土中。


据Farnam称,由于混凝土行业依赖于骨料的有限来源,因此天然或合成轻质骨料的使用受到限制。Farnam的实验室希望设计一种具有最佳混合,强度和多孔性特征的骨料产品,并找到一种方法来利用丰富的废料制造这种产品。


Farnam说:“我们提出的解决方案涉及将这种废物(煤灰)回收成具有优异性能的多孔轻质骨料,可以以比目前的天然和合成选项更低的成本生产”,Farnam说。“这种材料和工艺不仅将通过改善混凝土产品的质量而使混凝土行业受益,而且还将有助于将煤灰排除在垃圾填埋场之外。”


他们想出的材料称为“球形多孔反应性聚集体”(简称SPoRA)。它是通过将灰分与有助于骨料烧结和粘结的化学物质混合,将它们形成细小的球体,然后在1,160摄氏度下烘烤几分钟而制成的。


最终产品是可将几乎一半重量保持在水中的骨料颗粒,优于传统的轻质骨料。而且,重要的是,随着固化,它可以将水以规则的速率从内部释放到胶结基质中。


他们在论文中报告说,两种SPoRA在形状,多孔性,相对重量以及吸收和释放水的能力方面,比某些传统的轻质骨料(页岩,粘土和板岩以及泡沫玻璃)表现更好。这些都是与水泥与水泥混合物结合并在结构形成的正确时间和正确部位释放水分的能力有关的关键指标。


Balapour说:“随着混凝土开始在外部固化,骨料颗粒也释放出水分,从而也从内向外固化。” “这种方法可以帮助最大化混凝土的耐久性。而且SPoRA的制造过程非常简单,可以生产出任何尺寸和水容量的集料,因此我们相信它可以在建筑行业中广泛使用。”


回收像煤灰这样的废品,不仅降低了制造轻质骨料的成本,而且还确保了混凝土生产商可以使用它。


法纳姆说:“以废物的形式取之不尽,用大量的垃圾填埋场将其转变成有用的产品,这是科学如何帮助找到应对社会挑战的可持续解决方案的一个很好的例子。” “这不仅有助于保护我们的自然环境,而且还将有助于改善我们的建筑环境。


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