汪 杰 黃雙華 汪軍華 魏建貴

(1．西華大學建筑與土木工程學院，四川 成都 610039;2．攀枝花學院，a．土木與建筑工程學院;b．工業(yè)固態(tài)廢棄物土木工程綜合開發(fā)利用實驗室，四川攀枝花 617000;3．四川龍翔建筑工程有限公司，四川井研 613100)

0 引言

高鈦重礦渣是攀枝花鋼鐵集團在冶煉釩鈦磁鐵礦的過程中產(chǎn)生的高爐熔渣，經(jīng)在空氣中自然冷卻或者是熱潑，而形成的一種致密礦渣［1］。攀枝花現(xiàn)累積堆積約6 000多萬噸，且每年以近400萬t的速度增加。從20世紀70年代開始，就被當?shù)厝嗣褡鳛榻ㄖ牧鲜褂?近十年來，隨著對高鈦重礦渣研究的深入，其開始在攀西地區(qū)工程建設領域中廣泛應用［2］。隨著城鎮(zhèn)化建設的深入等各方面原因，含高鈦重礦渣工業(yè)固態(tài)廢棄物大量產(chǎn)生。這些工業(yè)固態(tài)廢棄物不能或者很難自行分解，將占用大量的土地來堆積，對環(huán)境造成巨大的污染，浪費大量的運輸處理成本?，F(xiàn)在，對于這些建筑固態(tài)廢棄物最大的處理方式是將其作為骨料再次利用在建、構筑物上。不論是從資源、環(huán)境還是經(jīng)濟的角度來講，都是非常好的舉措。雖然現(xiàn)今針對普通建筑固態(tài)廢棄物作為再生骨料的研究已經(jīng)非常成熟，但是針對富含高鈦重礦渣固態(tài)廢棄物應用的研究還無人涉及。

1 試驗設計及實施

1．1 方案設計

混凝土設計強度為C20，再生粗、細骨料的取代率分別為0%，25%，50%，75%，100%。試件尺寸為直徑150 mm，高度300 mm。試驗方案設計見表1。

表1 試驗方案設計

1．2 試驗材料

原生粗、細骨料:攀鋼集團生產(chǎn)的慢冷性鈦礦渣(高鈦重礦渣)。實驗室篩分，細骨料細度模數(shù)2．71;粗骨料符合5 mm～31．5 mm級配要求。

再生粗、細骨料:取自攀枝花學院內(nèi)某處道路破碎高鈦重礦渣混凝土，回彈法測得其平均強度值為41．67 MPa。實驗室破碎、沖洗過10 mm篩，得到再生高鈦渣砂、石材料。篩分細骨料細度模數(shù)為2．71;粗骨料級配滿足5 mm～31．5 mm要求。

水泥采用攀枝花某水泥廠生產(chǎn)的P．O32．5R;水為實驗室自來水。

1．3 配合比設計

根據(jù)上海市工程建設規(guī)范DGT J08-2018-2007再生混凝土應用技術規(guī)程，并結合攀枝花學院工程結構實驗室及攀枝花市環(huán)業(yè)冶金渣有限責任公司對高鈦重礦渣混凝土配合比研究成果，對高鈦重礦渣再生混凝土配合比設計見表2。

表2 再生混凝土配合比設計

1．4 試塊制作、養(yǎng)護及試驗

在攀枝花學院建材實驗廠房內(nèi)按配合比設計制作圓柱體再生混凝土軸心抗壓試塊，養(yǎng)護28 d(其中飽水狀態(tài)養(yǎng)護14 d)。按GB/T 50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準進行軸心抗壓強度試驗［3］。采用的壓力試驗機為無錫市建工試驗儀器設備有限公司生產(chǎn)。

2 試驗結果與分析

設計強度為C20，不同取代率高鈦重礦渣再生混凝土軸心抗壓強度，當取代率為0%(即原生高鈦重礦渣混凝土)時，軸心抗壓強度平均值為20．83 MPa;當取代率為25%時，軸心抗壓強度平均值為24．72 MPa;當取代率為50%時，軸心抗壓強度平均值為22．08 MPa;當取代率為75%時，軸心抗壓強度平均值為20．07 MPa;當取代率為100%時，軸心抗壓強度平均值為16．50 MPa。試驗數(shù)據(jù)見表3。

按規(guī)范:

其中，αc1為棱柱體強度與立方體強度的比值，對于C50及以下取 αc1=0．76，對 C80 取 αc1=0．82，其間按線性插入;αc2為混凝土脆性折減系數(shù)，對C40及以下取αc2=1．0，對C80取αc2=0．87，其間按線性插入［4］。

反算取代率為0%，25%，50%，75%，100%，設計強度為C20的高鈦重礦渣再生混凝土抗壓強度值分別為 31．09 MPa，39．43 MPa，32．96 MPa，29．95 MPa，均大于設計值 20 MPa，滿足強度要求;C20高鈦重礦渣再生混凝土軸心抗壓強度，總體上隨著再生骨料取代率的提高而降低，但不成線性關系;由于第一組試件澆制時攪拌機未完全濕潤，吸附部分水分，故造成再生骨料取代率為0%時，軸心抗壓強度異常。C20不同再生骨料取代率高鈦重礦渣再生混凝土強度標準值關系如圖1所示。

表3 試驗數(shù)據(jù)

圖1 C20不同取代率再生混凝土軸心抗壓強度標準值

3 結語

通過對設計強度等級為C20，粗細骨料取代率分別為0%，25%，50%，75%，100%的高鈦重礦渣再生混凝土軸心抗壓強度試驗研究可得:

由于高鈦重礦渣孔隙率大，且很多空隙貫穿骨料，澆筑混凝土后膠凝材料貫穿填充其中，形成插銷效應，故高鈦重礦渣混凝土強度遠大于設計要求;高鈦重礦渣再生混凝土同普通再生混凝土類似，隨著取代率的提高強度逐漸下降，但是不成簡單的線性關系;故從抗壓強度的角度看，高鈦重礦渣再生混凝土性能優(yōu)異，可以再次應用在建筑行業(yè)。

［1］孫金坤．全高鈦重礦渣混凝土應用基礎研究［D］．重慶:重慶大學碩士學位論文，2006．

［2］黃雙華，陳 偉，孫金坤，等．高鈦高爐渣在混凝土材料中的應用［J］．新型建筑材料，2006(11):71-73．

［3］GB/T 50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準［S］．

［4］藍宗建．混凝土結構(上冊)［M］．北京:中國電力出版社，2011:6-8．