梁凱圣 龔愛(ài)民

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

不同摻量礦渣粉對(duì)混凝土抗壓性能的影響

梁凱圣 龔愛(ài)民

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

針對(duì)礦渣粉摻入對(duì)混凝土抗壓性能產(chǎn)生的影響，將不同摻量的礦渣粉按相應(yīng)比例替換水泥，制作四組礦渣粉混凝土試件，并利用壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)出不同摻量下混凝土的抗壓強(qiáng)度，得出礦渣粉不同摻量下混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)律，最后比較試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨礦渣粉摻量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減后增再減的趨勢(shì)，隨齡期增加抗壓強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)，當(dāng)摻量為10%時(shí)達(dá)到最優(yōu)摻量。

礦渣粉混凝土，抗壓性能，數(shù)據(jù)分析

隨著我國(guó)工業(yè)不斷發(fā)展，廢料排放日益嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。礦渣作為一種常見(jiàn)的工業(yè)廢料，如果能實(shí)現(xiàn)二次利用，不僅可以大量減少工業(yè)固體廢渣，節(jié)能環(huán)保，還能降低混凝土的成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。用作混凝土礦物摻合料的礦渣，需要經(jīng)過(guò)水淬、特殊粉末工藝加工等，才能充分發(fā)揮其潛在活性，提高混凝土的工作性能[1]。對(duì)于用作礦物摻合料的磨細(xì)礦渣，國(guó)內(nèi)研究較多，包括其對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響[2]、對(duì)鋼筋銹蝕的影響[3]、作為復(fù)合礦物摻合料的組分時(shí)對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響[4]等。雖然礦渣粉混凝土早期抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土低，且當(dāng)?shù)V渣粉為小摻量時(shí)，隨摻量增加，抗壓強(qiáng)度先減后增再減，具有線性關(guān)系。但隨著齡期增長(zhǎng)，礦渣粉混凝土抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)更快，超過(guò)基準(zhǔn)混凝土。同時(shí)，礦渣粉混凝土28 d抗?jié)B性和抗氯離子滲透性優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土，其摻量越大，作用越明顯[5]。本文主要研究礦渣粉作為膠凝材料使用時(shí)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響差異。

1 試驗(yàn)原材料

1.1 水泥

本次試驗(yàn)選擇P.O42.5級(jí)水泥,該水泥的比表面積不小于300 m2/kg；初凝時(shí)間不小于45 min，終凝時(shí)間不大于10 h；3 d的抗壓強(qiáng)度不小于22 MPa，28 d的抗壓強(qiáng)度不小于42.5 MPa；且各部分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：三氧化硫不大于3.5%，氧化鎂不大于5.0%，燒失量不大于5.0%，氯離子不大于0.06%。水泥標(biāo)準(zhǔn)按GB 175—2007檢測(cè)，各項(xiàng)水泥指標(biāo)均滿足要求。

1.2 骨料

骨料包括粗骨料與細(xì)骨料，粗骨料是碎石，粒徑小于40 mm，級(jí)配良好；細(xì)骨料是中粗級(jí)人工砂，細(xì)度模數(shù)為3.08。

1.3 礦渣粉微粉

試驗(yàn)選擇的礦渣粉由河南鄭州生產(chǎn)，該礦渣粉的堆積密度為812 kg/m3，最大粒徑達(dá)25 mm，大于10 mm顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%。結(jié)果表明，該礦渣粉滿足GB/T 203—2008各項(xiàng)性能要求。礦渣粉比表面積為420 m2/kg。其化學(xué)成分如表1所示。

表1 礦渣粉成分表 %

1.4 減水劑

本次試驗(yàn)選用聚羧酸系高效減水劑，減水率可達(dá)到20%，該減水劑滿足規(guī)定稠度要求，效果顯著。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)試件以設(shè)計(jì)強(qiáng)度為40 MPa混凝土配合比為基礎(chǔ)，配合比如表2所示，以礦渣粉替換水泥，制得四組礦渣粉混凝土試件，礦渣粉含量依次為0%,5%,10%,15%，試件尺寸是150 mm×150 mm×150 mm。并在其中加入減水劑，保證其和易性，添加比例依次是 0%,0.1%,0.4%,0.5%，澆筑成型后24 h脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下分別養(yǎng)護(hù)7 d,14 d,28 d，將制備的試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，從抗壓強(qiáng)度指標(biāo)比較確定礦渣粉加入與否抗壓強(qiáng)度的變化及最優(yōu)摻量。

表2 混凝土配合比表

2.2 試驗(yàn)設(shè)備及其方法

本次試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，邊長(zhǎng)為150 mm，從養(yǎng)護(hù)室取出試件后，立即擦拭干凈，檢查外觀，將其置于試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置。后開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，以0.05 MPa/s～0.08 MPa/s速度勻速加載，待試件破壞后，記錄破壞荷載。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次試驗(yàn)主要研究礦渣粉混凝土不同齡期7 d,14 d,28 d與不同礦渣粉摻量0%,5%,10%,15%的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)分析成果統(tǒng)計(jì)表如表3所示。

表3 礦渣粉混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果表

試驗(yàn)結(jié)果分析：

1)不同礦渣粉摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響結(jié)合表3進(jìn)行說(shuō)明，相同齡期條件下，隨礦渣粉摻量不斷增加，混凝土抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)先降低后增加再降低的變化規(guī)律。除5%摻量外，10%,15%的摻量在不同齡期的抗壓強(qiáng)度均略高于基準(zhǔn)混凝土；當(dāng)?shù)V渣粉摻量相同時(shí)，隨齡期不斷增長(zhǎng)，其抗壓強(qiáng)度不斷增加。其中，同一齡期條件下，5%,10%,15%礦渣粉摻量相比基準(zhǔn)混凝土，強(qiáng)度增長(zhǎng)率與降低率在0.4%～10%之間。從表3中還可得到，相同齡期條件下，礦渣粉摻量為10%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，可初步確定小摻量礦渣粉混凝土理想摻量為10%。2)不同齡期對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。同一礦渣粉摻量條件下，隨齡期不斷增加，混凝土抗壓強(qiáng)度不斷提高，同時(shí)可發(fā)現(xiàn)，同一摻量條件下，養(yǎng)護(hù)齡期在7 d～14 d時(shí)，抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度最快，后期的增長(zhǎng)幅度不斷降低。其中，礦渣粉摻量為10%的混凝土抗壓強(qiáng)度在7 d～14 d增長(zhǎng)速度最快；其次，相同齡期條件下，隨礦渣粉摻量不斷增加，其混凝土抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)先下降后增加再下降變化規(guī)律。除5%摻量外，10%，15%摻量抗壓強(qiáng)度均高于基準(zhǔn)混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

1)摻入礦渣粉的混凝土與未摻入礦渣粉的混凝土在壓裂破壞時(shí)，破壞形態(tài)無(wú)明顯差異，均出現(xiàn)明顯的脆性破壞。2)隨著礦渣摻量的增加，使得混凝土的抗壓強(qiáng)度先減后增再減，但10%,15%摻量均高于未加入礦渣的普通混凝土，而5%摻量與普通混凝土強(qiáng)度相當(dāng)。3)結(jié)合前面分析可得知，同一齡期下，礦渣粉摻量為10%，混凝土抗壓強(qiáng)度最大，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)摻量。從而可初步確定，小摻量礦渣粉最優(yōu)摻量是10%，并且隨著齡期不斷增加，抗壓強(qiáng)度不斷增大。

[1] 姚 武.磨細(xì)礦渣粉摻合料對(duì)高強(qiáng)混凝土流變及力學(xué)性能的影響[J].新型建筑材料，2000(1)：32-34.

[2] 李寰宇．礦物摻合料對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].山西建筑，2008,34(35)：175-176.

[3] 史美倫，張 雄，吳科如.微粒礦渣粉摻合料對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕影響的電化學(xué)研究[J]．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1998(6)：2-7.

[4] 李懿卿，牛荻濤，宋 華．復(fù)合礦物摻合料混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J]．混凝土，2009(3)：47-49．

[5] 李嘉琳.礦渣混凝土的力學(xué)性能和耐久性試驗(yàn)研究[J].廣東水利水電,2014(5):67-70.

Influence of the slag power different dosage quantity on the compressive properties of concrete

Liang Kaisheng Gong Aimin

(YunnanAgriculturalUniversity，CollegeofWaterConservancy，Kunming650201,China)

In order to study the slag added to the impact of compressive strength of concrete performance, with various dosage of slag to replacecement in a certain proportion, making four groups of slag concrete specimens, and by using pressure testing machine to measure various dosage corresponding concrete compressive strength, it is concluded that after adding slag concrete compressive strength test rule, finally compare test results. Experimental results show that with the increasing dosage of slag, a small quantity of slag silicate concrete compressive strength showed reduced after increased first, then decrease the change rule, and page along with the age increasing compressive strength increasing, when the dosage of 10% optimal dosage.

slag concrete, the compressive performance, the data analysis

1009-6825(2017)21-0095-02

2017-05-26

梁凱圣(1991- )，男，在讀碩士； 龔愛(ài)民(1962- ),男，博士，教授

TU502

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