粉煤灰的活化研究及其在注浆工程中的应用
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摘要
粉煤灰的利用是目前迫切需要解决的问题，而粉煤灰的低活性是造成粉煤灰的利用受到限制的主要原因，本论文研究了粉煤灰的活化并把粉煤灰应用于注浆工程中。在对粉煤灰的活化研究过程中，分析比较了均匀设计法和正交设计法两种试验设计方法的特点：
(1) 均匀设计法安排的试验点有很强的代表性，能够大幅度减少试验次数，缩短试验周期，从而大量节约人力和物力；
(2) 正交设计具有综合可比性，可以进行方差分析，分析所得的最优点是比所作的各个单个试验效果更好，离实际最优点更近。
分析比较后确定，在试验设计过程中在不同的阶段将两种设计法结合使用，并取得了以下成绩：
(1) 在粉煤灰与活化剂的外掺试验中采用均匀试验设计法，得出了—种能有效活化粉煤灰的复合活化剂及活化剂的配比，并编制了相关的计算机程序，回归出了抗压强度和抗折强度的经验公式；
(2) 在活性粉煤灰与水泥的配比试验中采用正交试验设计法，得出了活性粉煤灰用作注浆材料的最佳掺量和水灰比；
(3) 工程实例证明，活性粉煤灰仅有良好的可注性和较高的强度，而且可以大大节约工程造价，是—种较为理想的注浆材料。
以上成果可证明，本试验所提出的试验设计思路、试验分析方法和数据处理方法是正确和成功的，所得出的复合活化剂能有效的激发粉煤灰的活性。这一成果也可应用于其它领域中，如建筑材料等。
Now the usage of fly ash is urgent problem.Low activation of fly ash is the main reason that the usage of fly ash is limited. The thesis research the activation of fly ash and use it as grout. During the research of activation of fly ash, this thesis analyses and compares the characteristics of two experimental method of uniform design and orthogonal design:
(1) Uniform design can largely reduce frequency of experiments, shorten the cycle of the experiment, so it largely economize labor and money;
(2) Orthogonal design is integrative and comparative, and can analyses the difference.The best point that we get through analysis is better than other point of the single experiment, and is closer to the factual best point.
After analysis and compare, this thesis confirm that two kinds of design method is combined at the different stage during the experiment process, and obtain the following result:
(1) During the experiment of fly ash and activating admixtures, this thesis adopt the uniform design, obtain the accelerating activating admixtures and its adding amount , compile computer program concerned, and get the equation of compression strength and bending strength;
(2)During the experiment of activated fly ash and cement, this thesis adopt the orthogonal design, and obtain the best appropriate adding amount and water-cement ratio of activated fly ash grout;
(3 ) The field practice has proved that activating admixtures not only is grouting and high strength, but also largely economize money, and is an ideal grout.
These achievements prove that the methods of experiment design and analysis and data transacting is reliable and successful.The accelerating activating admixtures can activate fly ash effectively. The achievement can apply other fields, such as the building material.
(1) 均匀设计法安排的试验点有很强的代表性，能够大幅度减少试验次数，缩短试验周期，从而大量节约人力和物力；
(2) 正交设计具有综合可比性，可以进行方差分析，分析所得的最优点是比所作的各个单个试验效果更好，离实际最优点更近。
分析比较后确定，在试验设计过程中在不同的阶段将两种设计法结合使用，并取得了以下成绩：
(1) 在粉煤灰与活化剂的外掺试验中采用均匀试验设计法，得出了—种能有效活化粉煤灰的复合活化剂及活化剂的配比，并编制了相关的计算机程序，回归出了抗压强度和抗折强度的经验公式；
(2) 在活性粉煤灰与水泥的配比试验中采用正交试验设计法，得出了活性粉煤灰用作注浆材料的最佳掺量和水灰比；
(3) 工程实例证明，活性粉煤灰仅有良好的可注性和较高的强度，而且可以大大节约工程造价，是—种较为理想的注浆材料。
以上成果可证明，本试验所提出的试验设计思路、试验分析方法和数据处理方法是正确和成功的，所得出的复合活化剂能有效的激发粉煤灰的活性。这一成果也可应用于其它领域中，如建筑材料等。
Now the usage of fly ash is urgent problem.Low activation of fly ash is the main reason that the usage of fly ash is limited. The thesis research the activation of fly ash and use it as grout. During the research of activation of fly ash, this thesis analyses and compares the characteristics of two experimental method of uniform design and orthogonal design:
(1) Uniform design can largely reduce frequency of experiments, shorten the cycle of the experiment, so it largely economize labor and money;
(2) Orthogonal design is integrative and comparative, and can analyses the difference.The best point that we get through analysis is better than other point of the single experiment, and is closer to the factual best point.
After analysis and compare, this thesis confirm that two kinds of design method is combined at the different stage during the experiment process, and obtain the following result:
(1) During the experiment of fly ash and activating admixtures, this thesis adopt the uniform design, obtain the accelerating activating admixtures and its adding amount , compile computer program concerned, and get the equation of compression strength and bending strength;
(2)During the experiment of activated fly ash and cement, this thesis adopt the orthogonal design, and obtain the best appropriate adding amount and water-cement ratio of activated fly ash grout;
(3 ) The field practice has proved that activating admixtures not only is grouting and high strength, but also largely economize money, and is an ideal grout.
These achievements prove that the methods of experiment design and analysis and data transacting is reliable and successful.The accelerating activating admixtures can activate fly ash effectively. The achievement can apply other fields, such as the building material.
引文
[1]．梁炯．锚固与注浆技术．中国电力出版社，1999，310～311
[2]．陈礼仪等．注浆材料——粉煤灰综合利用的新途径．应用技术，2000，1：22～24
[3]．陈礼仪，朱宗培．高活性粉煤灰注浆材料的防渗特性及在帷幕灌浆工程中的应用．探矿工程，2000，5：42～44
[4]．宋晋绥等．粉煤灰活性激发剂的研制．内蒙古工业大学学报，1998，17(4)：65～69
[5]. S.S.A.Mritphile M.Patal.Silica.Ind. 1987, 31: 3～4
[6]．钱觉时．粉煤灰活性激发试验研究．硅酸盐建筑制品，1994，6：16～17
[7]. Fly Ash in Concrete: Properties and Performance RILEM, Ed. by K.Wesche, Chapman and Hall, 1991
[8]．钱觉时．粉煤灰—石灰—硫酸盐系统．新型建筑材料，1998，8
[9]．王智．石灰对粉煤灰活性激发作用的研究进展．粉煤灰综合利用．1999，1：27～29
[10]．王智．粉煤灰活性激发剂本系统中石灰因素的研究：[学位论文]，重庆：重庆建筑大学，1998
[11]．《胶凝材料学》编写组．胶凝材料学．中国建筑工业出版社，1980
[12]. Caijun Shi and Robert L. Dag, Acceleration of Reaction of Fly Ash by Chemical Activation, Cement and Concrete Research, Vol25, No. 1, 1995, 15～21
[13]．梁天仁等．粉煤灰的颗粒组成及其火山灰活性．水泥学术会议论文集1980～1981．中国建筑工业出版社，1983
[14]．关建适．粉煤灰为什么具有水硬活性．硅酸盐建筑制品，1981，3：29
[15]．钱觉时．粉煤灰特性与粉煤灰混凝土．北京：科学出版社，2002：47～49
[16]. L.E.Barta, GVamou and M.A.Toqan(1990) A Statistical Investigation on Particle Variation of Fly Ash Using SEM-AIA-EDAX Technique. Materials Research Society Symposia Proceedings, Vol. 178, 1990:67-82
[17]. R.C.Joshi and V.M.Malhotra(1987) Relationship between Pozzolantic Activity and Chemical and Physical Characteristics of Select Canadian Fly Ashes, Materials Research Society Symposia Proceedings, Vol.86, Pittsburgh,
Pennsylvania, 1987:113～125
[18]．张宏祥．粉煤灰活性的影响因素和测定方法．硅酸盐建筑制品，1981，5：28～29
[19]．宋存义．粉煤灰砌筑抹灰水泥的生产与应用．中国建材工业出版社，1999：18～19
[20]．詹姆斯．粉煤灰—一种公路建筑材料，第一版[M]，交通科学研究室译．人民交通出版社，1982
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[22]. Katz A. Microscopic study ofalkali-activated fly ash[J]. Cem Concr Res, 1998, 28: 197～208
[23]. Shi Caijun. Early microstructure develepment of activated lime-fly ash pastes[J], 1996, 26:1351～1359
[24]．张亚梅．高掺量粉煤灰水泥浆体的水化、细观结构及其对GRC改性的机理[D]．南京：东南大学，1998
[25]．潘群雄．煅烧石膏激发粉煤灰活性的研究[J]．粉煤灰综合利用，1999，1：5～7
[26]．王智，郑洪伟．硫酸盐对粉煤灰活性激发的比较[J]．粉煤灰综合利用，1999，3：15～18
[27]．管宗甫，扬久俊．早强剂在少熟料粉煤灰水泥中应用[J]．粉煤灰综合利用，19991：8～10
[28]．钟白茜，徐玲玲．粉煤灰活化新措施[J]．粉煤灰综合利用，1997，3：77～80
[29]．管宗甫，扬久俊．碱对粉煤灰活性激发的研究[J]．粉煤灰综合利用，1996，1：22～24
[30]．李国栋．结构因素对粉煤灰活性激发的影响．粉煤灰综合利用，1998，4：3～5
[31]．钱觉时．粉煤灰活性的激发．重庆建筑大学学报，1995，17(3)：111～114
[32]．方利荣等．提高粉煤灰活性方法研究．水泥，1999，6：8～10
[33]．武汉建材学院等编者．玻璃工艺学原理．建材工业出版社，1981
[34]．卢康道．高掺量粉煤灰新型轻质墙体材料的制备与研究．混凝土与水泥制品，1998，3：48～50
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[46]．栾军．现代试验设计优化方法．上海：上海交通大学出版社，1994
[47]．方开泰主编．均匀设计与均匀设计表．北京：科学出版社，1994
[48]．方开泰．均匀设计应用数学学报，1980，3(4)
[49]．栾军．试验设计的技术与方法．上海：上海交通大学出版社，1994
[50]．杨波涛．均匀设计和正交设计在微生物最佳培养基配方中的应用．渝州大学学报，2000，17(1)：16～19
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[52]．纪午生，陈伟等．常用建筑材料施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1986，288～296
[53]．吴荣顺主编．材料试验．北京：中国建筑工业出版社，1982
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[55]．钟继贵．误差理论与数据处理．水利水电出版社，1992
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[57]．程毛林．浅谈Matlab软件用于统计分析教学[J]．统计教育，2001，5：21～24
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[59]．安伟刚．岩性相似材料研究：[学位论文]．长沙：中南大学，2001
[60]．郭守铭．掺煅烧石膏体改水泥强度．水泥，1995，1
[61]．应城石膏矿．石膏．北京：中国建筑工业出版社，1978
[62]．沈威．水泥工艺学．武汉：武汉工业大学出版社，1991
[63]. Wang S.D.and Scrivener.K.L.and Pratt.P.L.. Alkali-activated Slag Cement and Concrete, a Review of Properties and Problem[J] Advance in Cemgnt Research, 1995, 7(27): 93～102
[64]. Wang S.D.and Scrivener.K.L.and Pratt.P.L.. Factors of Affecting the Strength of Alkali-activated Slag. Cem ConcrRes, 1994, 24:1033-1043
[65]. Wang S.D.and Scrivener.K.L.. Hydration Product of Alkali-activated Slag Cement. CemConcrRes, 1995, 25:561～571
[66]．管宗甫．碱对粉煤灰活性激发的研究．粉煤灰综合利用，1996，1
[67]．肖保怀．常温常压下粉煤灰活性激发的基本系统及其适应性研究：[学位论文]，重庆：重庆建筑大学，1997
[68]．王卓昆等．粉煤灰综合利用教材．辽宁科学技术出版社，1993
[69]．粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规范(JGJ28—86)．北京：中国建筑工业技术出版社，1987
[70]．陈礼仪，朱宗培．高活性粉煤灰注浆材料研究．探矿工程，1998，4：4～5
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[72]．孙江安．超早强熟料对粉煤灰活性的激发．硅酸盐建筑制品，1981，3：21～23
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