李光宇， 陳征征， 張玲玲

(宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院,安徽 宿州 234000)

0 引 言

在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的鋼渣礦渣等工業(yè)廢渣，鋼渣礦渣的堆積，對(duì)城市環(huán)境造成污染及占用生產(chǎn)用地[1]。通過大量的實(shí)踐研究以及理論分析得知在混凝土中摻入等量的鋼渣粉與礦渣粉，可以降低水泥的用量、降低生產(chǎn)成本及完善混凝土的各項(xiàng)性能[2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行研究，胡佳波[3]在對(duì)鋼渣混凝土耐久性的研究中得出，鋼渣以不同的摻量加入混凝土中能夠改善混凝土的抗碳化性以及抗氯離子滲透性等。陳新星[4]等研究得出摻鋼渣礦渣等微粉混凝土在高溫條件下的最優(yōu)摻量。李嘉琳[5]在對(duì)礦渣混凝土的研究中發(fā)現(xiàn)礦渣混凝土的抗氯離子滲透性要優(yōu)于普通混凝土。施鐘毅[6]等在對(duì)鋼渣礦渣混凝土的研究中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)匿撛V渣摻量能夠提高混凝土的強(qiáng)度。費(fèi)帆[7]等對(duì)鋼渣粉與礦渣粉復(fù)合摻入混凝土對(duì)混凝土海工耐久性能的影響進(jìn)行了深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)礦渣與鋼渣的比控制在6∶4左右時(shí)能夠提高海工混凝土的性能。通過試驗(yàn)設(shè)置多個(gè)變量，以鋼渣-礦渣復(fù)合摻合料不同總摻量和相同總摻量下鋼渣和礦渣之間按照不同比例分別研究鋼渣礦渣對(duì)混凝土耐久性的影響規(guī)律以及鋼渣礦渣對(duì)混凝土耐久性的影響力大小的比較。

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

(1) 水泥：采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥由安徽海螺水泥廠所生產(chǎn)。

(2) 鋼渣：采用靈壽縣的匯巖礦產(chǎn)品加工廠所生產(chǎn)的鋼渣粉，其主要化學(xué)成分見表1。鋼渣粉細(xì)度為 400 目。

(3) 礦渣：試驗(yàn)采用S95級(jí)礦渣，其主要化學(xué)成分如表1所示。

(4) 粗集料：粗集料采用碎石，其粒徑為 5 ～25 mm，級(jí)配連續(xù)，石子表面干凈，含泥沙量較少。

(5) 細(xì)集料：采用河沙，其表觀密度為2580kg/m3,堆積密度為1500kg/m3。

(6) 水：采用干凈自來水。

表1 鋼渣和礦渣主要化學(xué)成分

1.2 試驗(yàn)配合比

試驗(yàn)以C30混凝土的配合比為基礎(chǔ)，將鋼渣礦渣復(fù)合摻合料分別以10%、20%、30%、40%、50%代替等量水泥摻入混凝土中，其中鋼渣粉和礦渣粉按照0∶0、0∶1、0.4∶0.6、0.6∶0.4、1∶0的比例配置鋼渣礦渣復(fù)合摻合料。同時(shí)設(shè)置強(qiáng)度為C30的純水泥混凝土作為空白對(duì)照組，一共21組試件，每組三個(gè)試件求得平均值以降低誤差。試驗(yàn)配合比數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 混凝土配合比(kg/m3)

圖1 部分混凝土試件

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中的鋼渣礦渣混凝土試件按照 GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行制備，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，試件制備完成且脫模后應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行28d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)室溫為20±2 ℃，其濕度應(yīng)大于等于95%，如圖1所示為部分制備完成的鋼渣礦渣混凝土試件。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 鋼渣等量替代對(duì)混凝凝土力學(xué)性能影響

將鋼渣以0%、10%、20%、30%、40%、50%的比例等量替代水泥制備鋼渣混凝土試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d，利用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)研究鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度，由圖1所示，當(dāng)鋼渣粉的摻量在0%-20%之間時(shí)，摻鋼渣混凝土28d抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度要高于純水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度。但是當(dāng)摻入鋼渣粉的比例超過20%時(shí)，摻鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度伴隨鋼渣粉摻量的增加而逐漸低于純水泥混凝土的強(qiáng)度。由此可得，把鋼渣粉等量替代水泥摻入混凝土中時(shí)，應(yīng)將其摻入百分比控制在0%-20%之間，以保證混凝土的強(qiáng)度不受影響。

圖2 鋼渣等量代替水泥對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響

圖3 礦渣等量代替水泥對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響

圖4 鋼渣礦渣復(fù)合摻合料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響

2.2 礦渣等量替代混凝土力學(xué)性能影響

礦渣等量代替水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響如圖3所示，從圖中可得，當(dāng)?shù)V渣粉摻量在20%-40%之間時(shí)，摻礦渣混凝土的強(qiáng)度要略高于純水泥混凝土的強(qiáng)度，礦渣粉摻量在10%-20%之間時(shí)對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響較小，當(dāng)摻量超出40%時(shí)，礦渣混凝土的強(qiáng)度逐漸低于基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度，但是仍在基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度范圍內(nèi)。

2.3 鋼渣礦渣復(fù)合摻合料對(duì)混凝土力學(xué)性能影響

將鋼渣礦渣復(fù)合摻合料按照0%、10%、20%、30%、40%、50%的比例等量代替水泥制備混凝土，其中復(fù)合摻合料中鋼渣和礦渣分別按照0.4:0.6、0.6:0.4的比例進(jìn)行配置，將制備完成的混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)完成后進(jìn)行單軸軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。從圖中可以得到當(dāng)鋼渣礦渣復(fù)合摻合料摻量較小時(shí)，其強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度較為接近，甚至優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土。當(dāng)摻入量大于30%時(shí)，鋼渣礦渣混凝土抗壓強(qiáng)度明顯降低。

由圖中鋼渣：礦渣分別為0.4∶0.6和0.6∶0.4的復(fù)合摻合料混凝土抗壓強(qiáng)度曲線可得，復(fù)合摻合料中鋼渣與礦渣的不同比例對(duì)鋼渣礦渣混凝土的強(qiáng)度影響幾乎相同，區(qū)別較小，只在復(fù)合摻入料比例為10%和30%時(shí)有略微差別。由此可見，鋼渣與礦渣對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響比較接近。

3 結(jié) 論

(1)鋼渣等量代替水泥的摻量在0%-20%之間時(shí)，能夠使混凝土的抗壓強(qiáng)度值有一定的提升。

(2)礦渣摻量在20%-40%之間時(shí)，礦渣混凝土的抗壓強(qiáng)度值要略高于基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度值，而其他摻量的礦渣混凝土強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度較為接近。

(3)鋼渣與礦渣以不同比例配置的復(fù)合摻合料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響曲線差別不大，基本吻合。從強(qiáng)度的角度來看，鋼渣礦渣復(fù)合摻合料在合理范圍內(nèi)的摻入量能夠一定程度上改善混凝土的性能。