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        陶瓷拋光粉在公路混凝土中的應(yīng)用研究

        2022-11-29 11:36:06夏詩明林鴻波楊智榮張杰
        佛山陶瓷 2022年11期
        關(guān)鍵詞:公路混凝土研究

        夏詩明,林鴻波,楊智榮,張杰

        (廣東省清遠市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所,清遠, 511518)

        1 前言

        我國建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年迅猛發(fā)展,已成為享譽國內(nèi)外的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。拋光磚是陶瓷行業(yè)主要產(chǎn)品之一,陶瓷拋光粉是在生產(chǎn)拋光磚的研磨、拋光階段所產(chǎn)生的粉狀廢棄物。研究表明,每生產(chǎn)1m2的拋光磚將產(chǎn)生約2.1kg的廢棄物[2]。在強調(diào)綠色高質(zhì)量發(fā)展的今天,研究如何回收利用陶瓷拋光粉意義重大。

        姚占全等研究了陶瓷拋光粉與礦粉復(fù)合摻合料對混凝土性能的影響,顯示陶瓷拋光粉和礦粉的加入改善了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)[3];傅秀新研究了陶瓷磚拋光粉對混凝土工作性能、力學(xué)性能和抗?jié)B性能的影響[4];石正國等研究了陶瓷磚拋光粉在C30混凝土中的應(yīng)用[5];賈志龍等研究了瓷磚拋光粉對水泥砂漿性能的影響[6]。對于陶瓷拋光粉在公路混凝土中的應(yīng)用研究目前未見報道。

        陶瓷拋光粉比表面積較大,具有一定火山灰活性,可作為公路混凝土摻合料使用。本研究探討用陶瓷拋光粉替代部分水泥以生產(chǎn)C5.0公路路面混凝土。

        2 試驗原料與方法

        2.1 原材料

        水泥:英德海螺水泥廠生產(chǎn)的P.Ⅱ42.5R水泥。化學(xué)組成及基本性能見表1、2。

        集料:砂選用清遠北江產(chǎn)中砂,碎石選用銀盞石場產(chǎn)5~31.5mm花崗巖碎石,性能見表3、4。

        表3 試驗用砂性能指標(biāo)

        陶瓷拋光粉:蒙娜麗莎陶瓷有限公司生產(chǎn)的陶瓷拋光粉,其礦物組成主要為石英及少量莫來石,化學(xué)組成及顆粒分布見表1及圖1。由圖1可知,陶瓷拋光粉粒徑分布較窄,主要分布在4~10μm,明顯小于水泥顆粒粒徑,具有微集料效應(yīng)。

        圖1 陶瓷拋光粉粒徑分布

        表1 試驗用P.Ⅱ42.5R水泥和陶瓷拋光粉的化學(xué)組成(%)

        表2 試驗用P.Ⅱ42.5R水泥性能指標(biāo)

        表4 試驗用碎石性能指標(biāo)

        2.2 試驗方法

        試驗所制備C5.0混凝土的配合比如表5所示。固定砂、石及水膠比,陶瓷拋光粉替代P.Ⅱ42.5R水泥的替代 率 為0,5%,10%,15%,20%,25%,30%。按 照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測量坍落度、和易性、凝結(jié)時間,按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測量抗?jié)B性能、抗凍性能,按照GB/T50081-2019《普通混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測量強度。

        表5 C5.0混凝土配合比

        3 試驗結(jié)果

        3.1 新拌混凝土工作性能

        由表6可知,在新拌混凝土中摻入5%-15%陶瓷拋光粉,對新拌混凝土工作性能有所提升,坍落度、粘聚性、保水性有所改善;在新拌混凝土中摻入20%陶瓷拋光粉,工作性能改變很?。辉谛掳杌炷林袚饺?5%-30%陶瓷拋光粉,工作性能變差,坍落度變小,粘聚性、保水性不良。總體而言,摻入陶瓷拋光粉后混凝土凝結(jié)時間有所延長,對公路混凝土施工澆筑有利。

        表6 新拌混凝土工作性能和凝結(jié)時間

        3.2 抗壓強度

        由表7可知,摻加5%陶瓷拋光粉的混凝土3d、7d、28d強度有所提升;摻加10%-15%陶瓷拋光粉后的混凝土3d、7d強度略有降低,28d強度仍有提高;摻加20%陶瓷拋光粉的混凝土3d、7d、28d強度小幅降低;陶瓷拋光粉摻加量超過20%的混凝土3d、7d、28d強度大幅降低。混凝土摻加陶瓷拋光粉對抗折強度的影響好于抗壓強度。

        表7 混凝土強度

        3.3 耐久性

        由表8可知,摻加陶瓷拋光粉可提高混凝土抗凍能力、抗?jié)B能力、抗收縮能力、抗碳化能力,其中摻加10%-15%陶瓷拋光粉的混凝土表現(xiàn)最佳。

        表8 混凝土耐久性

        4 結(jié)論

        一定比例的陶瓷拋光粉作為摻合料使用在混凝土中,溶出的活性硅、鋁離子生成二次水化產(chǎn)物填充水泥石中空隙,使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密,能減少混凝土收縮,提高混凝土抗?jié)B能力、抗凍能力、抗碳化能力及強度。同時,陶瓷拋光粉的微集料效應(yīng)可改善混凝土的和易性,提高坍落度,使其工作性更佳。

        我國每年鋪筑大量的公路需要大量混凝土,將陶瓷拋光粉作為摻合料應(yīng)用在混凝土中,可變廢為寶,為陶瓷工業(yè)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展提供助力。

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