爐渣摻量對頁巖陶?；炷列阅艿挠绊?/h1>
2019-11-07 10:05:24陳傳明吳啟一姚華彥代義磊劉玉亭
安徽建筑 2019年10期
陳傳明，吳啟一，姚華彥，代義磊，劉玉亭
（1.安徽省高迪環(huán)保股份有限公司，安徽 六安 237000；2.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230000；）
0 前言
隨著人類社會的高速發(fā)展，混凝土制備技術(shù)也在不斷提高。陶粒作為一種輕質(zhì)材料，具有保溫隔熱性能好、隔音效果良好、抗震性能優(yōu)越、耐久性好等特點(diǎn)成為了輕骨料混凝土的主要成分，進(jìn)而減輕了混凝土自重，提高混凝土的工作性能。因此在大跨度建筑結(jié)構(gòu)和超高層建筑的建設(shè)中有這較好的應(yīng)用前景。
爐渣作為電廠燃燒后的廢棄物，火電廠發(fā)電產(chǎn)生后就堆放到規(guī)劃的堆灰場中堆放。據(jù)了解六安電廠每年產(chǎn)生的爐渣達(dá)5萬噸之多，堆灰場的電廠爐渣占用大量土地，揚(yáng)起的灰塵還嚴(yán)重污染空氣，造成環(huán)境污染，耗費(fèi)維護(hù)成本，不利于環(huán)保。爐渣具有一定的活性成分，粒徑較小，顆粒形狀呈由球形和不規(guī)則塊狀顆粒，可以很好的填充到混凝土的間隙中去。將礦渣運(yùn)用到陶?；炷林?，可以減少在混凝土制備中天然砂石的使用，從而減少對自然資源的破壞，還可以緩解工業(yè)固廢對土地資源的占用，具有很高的社會經(jīng)濟(jì)價值。
本文以爐渣作為混凝土中的輕骨料，代替一部分的砂石摻入到頁巖陶?；炷林校瑩搅糠謩e為10%、30%和50%，同時制備未摻入爐渣的頁巖陶?；炷磷鲗Ρ?，通過對比3d、7d兩個齡期的性能，研究不同爐渣摻量對不同齡期的頁巖陶粒混凝土試件立方體抗壓強(qiáng)度和表觀密度的影響。
1 試驗(yàn)原材料
水泥：銅陵海螺P.||52.5級普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)如表1。
水泥性能指標(biāo) 表1
粉煤灰：六安電廠，細(xì)度：25%，需水量比：101%、燒失量：1.8～2.0%；
爐渣：六安電廠爐底尾渣，堆積密度：835kg/m3，粒徑小于5mm。
細(xì)骨料：天然河砂，細(xì)度模數(shù)：1.7～1.8、含泥量3%，堆積密度：1500kg/m3；
粗骨料：頁巖陶粒，碎石型，密度等級600級，粒徑 5～10mm，堆積密度 570kg/m3。
外加劑：合肥眾興ZX-||型聚羧酸減水劑（無緩凝無保坍），固含量：9.2%。
2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
頁巖陶粒混凝土配合比依照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51-2002）進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，采用松散體積法，即以給定的每立方米混凝土的粗細(xì)骨料松散總體積為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過前期大量試驗(yàn)選擇合適的配合比。通過控制水膠比、粉煤灰摻量、砂率、用水量不變，保持相同體積的細(xì)骨料用量，用爐渣分別替換10%、30%和50%體積的河砂進(jìn)行試驗(yàn)。
由于陶粒是一種多孔結(jié)構(gòu)的材料，在混凝土制備中會快速吸收水分，同時頁巖陶粒的表面與普通石子不同，會影響骨料與水泥顆粒水化后的粘結(jié)性能，因此試驗(yàn)前對頁巖陶粒進(jìn)行24h的吸水預(yù)處理后靜置到面干狀態(tài)再使用。按實(shí)際生產(chǎn)的投料順序，將細(xì)骨料、粗骨料和膠凝材料投入攪拌機(jī)均勻，再加入水和外加劑攪拌均勻。依據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）進(jìn)行混凝土工作性能的測定。依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）采用100mm×100mm×100mm立方體試件進(jìn)行混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 試驗(yàn)結(jié)果
不同爐渣取摻量、不同齡期條件下頁巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度和表觀密度結(jié)果如表2。
性能測試結(jié)果 表2
3.2 表觀密度影響分析
不同礦渣摻量下頁巖陶?；炷帘碛^密度變化如圖1所示。
圖1 各礦渣摻量下頁巖陶?；炷恋谋碛^密度變化
可以看出摻入了礦渣的頁巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入礦渣的頁巖陶?；炷恋谋碛^密度要大。對比不同礦渣摻量的試件可知，礦渣的摻入可以改變頁巖陶?；炷恋谋碛^密度，且摻入的礦渣越多，表觀密度越小。這主要是因?yàn)閾饺肓说V渣后混凝土材料的流動性得到了改善，通過人工鼓搗的混凝土試件密實(shí)度上升，從而導(dǎo)致?lián)饺肓说V渣的頁巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入的大。由于礦渣的表觀密度比河砂小，因此混凝土的表觀隨著礦渣摻量的增大有逐漸下降的趨勢。
3.3 抗壓強(qiáng)度影響分析
不同礦渣摻量下頁巖陶?；炷量箟簭?qiáng)度變化如圖2所示。
圖2 各礦渣摻量下頁巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度變化
由圖2可以看出，在礦渣摻量不大于30%的條件下，試件在3d和7d齡期下的抗壓強(qiáng)度呈上升的趨勢；試件齡期達(dá)到7d時，礦渣摻量為30%的試件抗壓強(qiáng)度比沒有摻入礦渣的試件抗壓強(qiáng)度提升了15%。而礦渣摻量為50%的試件抗壓強(qiáng)度下降了5.6%。摻入適量的礦渣對頁巖陶粒混凝土的抗壓強(qiáng)度有一定的提升，但當(dāng)?shù)V渣摻量超過50%時，混凝土抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢。由于礦渣的摻入增強(qiáng)了混凝土的流動性，礦渣細(xì)小的顆?？梢蕴畛涞交炷恋目紫吨校沟没炷磷兊酶用軐?shí)，試件的含氣量降低，提升了頁巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度。當(dāng)爐渣摻量過多時，爐渣起到支撐骨架的作用，但是爐渣桶壓強(qiáng)度較低，所以導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度低。
4 結(jié)論與展望
用單一變量試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究了爐渣摻量對頁巖陶?；炷列阅艿挠绊?，試驗(yàn)結(jié)果表明陶?；炷亮⒎襟w試件抗壓強(qiáng)度隨爐渣摻量的增多先提高后降低；陶?；炷镣帘碛^密度隨爐渣摻量的增加而逐漸降低。其中礦渣摻量為30%頁巖陶粒混凝土的表觀密度為1728kg/m3，7d抗壓強(qiáng)度為29MPa，滿足了建筑工程上隔墻板的性能要求。若將其用于實(shí)際生產(chǎn)中，可有效緩解固廢堆積的問題，推進(jìn)綠色生態(tài)建設(shè)，為綠色建筑的發(fā)展提供動力。
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爐渣：六安電廠爐底尾渣，堆積密度：835kg/m3，粒徑小于5mm。
細(xì)骨料：天然河砂，細(xì)度模數(shù)：1.7～1.8、含泥量3%，堆積密度：1500kg/m3；
粗骨料：頁巖陶粒，碎石型，密度等級600級，粒徑 5～10mm，堆積密度 570kg/m3。
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不同礦渣摻量下頁巖陶?；炷帘碛^密度變化如圖1所示。
圖1 各礦渣摻量下頁巖陶?；炷恋谋碛^密度變化
可以看出摻入了礦渣的頁巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入礦渣的頁巖陶?；炷恋谋碛^密度要大。對比不同礦渣摻量的試件可知，礦渣的摻入可以改變頁巖陶?；炷恋谋碛^密度，且摻入的礦渣越多，表觀密度越小。這主要是因?yàn)閾饺肓说V渣后混凝土材料的流動性得到了改善，通過人工鼓搗的混凝土試件密實(shí)度上升，從而導(dǎo)致?lián)饺肓说V渣的頁巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入的大。由于礦渣的表觀密度比河砂小，因此混凝土的表觀隨著礦渣摻量的增大有逐漸下降的趨勢。
3.3 抗壓強(qiáng)度影響分析
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圖2 各礦渣摻量下頁巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度變化
由圖2可以看出，在礦渣摻量不大于30%的條件下，試件在3d和7d齡期下的抗壓強(qiáng)度呈上升的趨勢；試件齡期達(dá)到7d時，礦渣摻量為30%的試件抗壓強(qiáng)度比沒有摻入礦渣的試件抗壓強(qiáng)度提升了15%。而礦渣摻量為50%的試件抗壓強(qiáng)度下降了5.6%。摻入適量的礦渣對頁巖陶粒混凝土的抗壓強(qiáng)度有一定的提升，但當(dāng)?shù)V渣摻量超過50%時，混凝土抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢。由于礦渣的摻入增強(qiáng)了混凝土的流動性，礦渣細(xì)小的顆?？梢蕴畛涞交炷恋目紫吨校沟没炷磷兊酶用軐?shí)，試件的含氣量降低，提升了頁巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度。當(dāng)爐渣摻量過多時，爐渣起到支撐骨架的作用，但是爐渣桶壓強(qiáng)度較低，所以導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度低。
4 結(jié)論與展望
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