摘要 粉煤灰、鋼渣均為工業(yè)廢渣，主要成分均為硅酸鹽，且都具有較高的礦物活性。該文介紹了粉煤灰、鋼渣粉的生產(chǎn)及主要成分，通過系列試驗(yàn)研究二者礦物活性，以及作為摻和料在混凝土中的應(yīng)用，對(duì)混凝土和易性及力學(xué)性能影響的規(guī)律，該文研究成果旨在合理利用廢棄資源、降低對(duì)環(huán)境污染、提高混凝土質(zhì)量，以期取得較好的環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

關(guān)鍵詞 粉煤灰；鋼渣粉；活性指數(shù)；強(qiáng)度；和易性

中圖分類號(hào) TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0161-03

0 引言

粉煤灰為電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，由結(jié)晶體、玻璃體以及少量未燃盡的碳粒所組成，主要成分有：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO等，按燃煤品種分為F類粉煤灰及C類粉煤灰[1]。

轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼時(shí)所得的含硅酸鹽、鐵鋁酸鹽為主要礦物組成，經(jīng)穩(wěn)定化處理并且安定性合格的鋼渣。鋼渣的主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵鋁酸四鈣，組成接近普通硅酸鹽水泥熟料，鋼渣經(jīng)磁選除鐵處理后粉磨達(dá)到一定細(xì)度的產(chǎn)品為鋼渣粉。

粉煤灰、鋼渣作為工業(yè)廢渣，是一種固體廢棄物，但其主要成分均為硅酸鹽和鋁酸鹽玻璃體，因此具有較高的礦物活性[2]，工程中合理利用粉煤灰和鋼渣，有利于改善生態(tài)環(huán)境、控制混凝土質(zhì)量及工程成本。

1 試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）水泥

該試驗(yàn)使用四川省會(huì)東縣利森水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，代號(hào)P.O42.5，水泥檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

（2）粉煤灰

該實(shí)驗(yàn)使用攀枝花市天盟建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級(jí)粉煤灰，粉煤灰檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

（3）鋼渣粉

該試驗(yàn)采用涼山世宏建材有限公司生產(chǎn)的一級(jí)鋼渣粉，鋼渣粉檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

（4）機(jī)制砂、碎石

該試驗(yàn)采用寧南縣大水溝料場(chǎng)生產(chǎn)的0～4.75 mm機(jī)制砂、5～26.5 mm碎石，機(jī)制砂、碎石檢測(cè)結(jié)果如表4、表5所示。

（5）減水劑

該試驗(yàn)使用攀枝花市吉源科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JY-PC-02型緩凝型高性能減水劑，緩凝型高性能減水劑檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

（6）水

該試驗(yàn)用水為飲用水，水檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

1.2 粉煤灰、鋼渣粉活性指數(shù)試驗(yàn)

粉煤灰、鋼渣粉活性試驗(yàn)水泥膠砂配合比摻合料摻量由10%、20%、30%、40%、50%直至60%，活性指數(shù)試驗(yàn)采用水泥膠砂28 d抗壓強(qiáng)度作對(duì)比，具體配合比如表8、表9所示。

1.3 摻粉煤灰、鋼渣粉混凝土配合比試拌試驗(yàn)

該試驗(yàn)摻粉煤灰、鋼渣粉混凝土配合比試拌試驗(yàn)采用C30普通配合比進(jìn)行對(duì)比，摻合料摻量均為20%[3-5]，對(duì)摻粉煤灰、鋼渣粉及純水泥配合比試拌情況進(jìn)行對(duì)比。C30普通混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55—2011）進(jìn)行，設(shè)計(jì)坍落度180±20 mm，計(jì)算得到配合比如下：

（1）純水泥C30普通混凝土配合比

水膠比0.43，砂率44%，外加劑摻量1%，水∶水泥∶砂∶碎石∶減水劑=155 kg/m3∶360 kg/m3∶865 kg/m3∶110 kg/m3∶3.6 kg/m3，碎石5～10 mm∶10～20 mm∶16～25 mm=110 kg/m3∶440 kg/m3∶550 kg/m3；

（2）摻粉煤灰C30普通混凝土配合比

水膠比0.43，砂率44%，粉煤灰摻量20%，外加劑摻量1%，水：水泥：粉煤灰∶砂∶碎石∶減水劑=155 kg/m3∶288 kg/m3∶72 kg/m3：865 kg/m3∶1100 kg/m3∶3.6 kg/m3，碎石5～10 mm∶10～20 mm∶16～25 mm=110 kg/m3∶440 kg/m3∶550 kg/m3。

（3）摻鋼渣粉C30普通混凝土配合比

水膠比0.43，砂率44%，鋼渣粉摻量20%，外加劑摻量1%，水∶水泥∶鋼渣粉∶砂∶碎石∶減水劑=155 kg/m3∶288 kg/m3∶72 kg/m3：865 kg/m3∶1100 kg/m3∶3.6 kg/m3，碎石5～10 mm∶10～20 mm∶16～25 mm=110 kg/m3∶440 kg/m3∶550 kg/m3。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 粉煤灰、鋼渣粉活性指數(shù)試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果匯總表如表10所示。

2.2 C30普通混凝土配合比試拌試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?1所示。

純水泥配合比，混凝土拌和物初始坍落度為180 mm，擴(kuò)展度為460 mm，容重2 485 kg/m3，含氣量3.2%，和易性良好、黏聚性良好、無泌水、含砂量（中）、2 h坍落度、擴(kuò)展度無損失，初凝時(shí)間7 h07 min，終凝時(shí)間10 h11 min。

摻粉煤灰配合比，混凝土拌和物初始坍落度為170 mm，擴(kuò)展度為480 mm，容重2 468 kg/m3，含氣量3.5%，和易性良好、黏聚性良好、無泌水、含砂量（中），2 h坍落度、擴(kuò)展度無損失，初凝時(shí)間8 h46 min，終凝時(shí)間12 h08 min。

摻鋼渣粉配合比，混凝土拌和物初始坍落度為175 mm，擴(kuò)展度為485 mm，容重2 520 kg/m3，含氣量3.3%，和易性良好、黏聚性良好、無泌水、含砂量（中）、2 h坍落度、擴(kuò)展度無損失，初凝時(shí)間9 h38 min，終凝時(shí)間12 h57 min。

粉煤灰、鋼渣粉都具有較好活性，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，在水泥膠砂實(shí)驗(yàn)中，隨著粉煤灰、鋼渣粉摻量增加水泥膠砂強(qiáng)度逐漸下降，超過30%時(shí)下降的幅度變大，但粉煤灰活性指數(shù)下降幅度比鋼渣粉更大；同一摻量下鋼渣粉比粉煤灰活性指數(shù)更高，但粉煤灰比磷渣粉保水性更好[6]。

通過混凝土配合比試拌結(jié)果表明：純水泥混凝土配合比相對(duì)摻粉煤灰、鋼渣粉混凝土配合比7 d強(qiáng)度最高，7 d至90 d強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較摻粉煤灰、鋼渣粉小，其中鋼渣粉強(qiáng)度增長(zhǎng)最高，90 d混凝土抗壓強(qiáng)度摻鋼渣粉水泥混凝土配合比強(qiáng)度最高，摻粉煤灰水泥混凝土配合比其次，純水泥混凝土配合比最低；摻鋼渣粉水泥混凝土拌和物初、終凝時(shí)間較其他兩者更長(zhǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工提出了更高要求，但對(duì)泵送、水下、大體積混凝土施工控制更有利；但應(yīng)注意：摻鋼渣粉混凝土拌和物表觀密度相對(duì)于純水泥及粉煤灰混凝土有較大提高，在施工中應(yīng)注意密度的增加對(duì)結(jié)構(gòu)物安全帶來的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算控制，將風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)化解。

3 結(jié)語(yǔ)

粉煤灰、鋼渣粉均為工程施工過程中混凝土施工常用摻和料，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻入粉煤灰、鋼渣粉過后混凝土和易性、強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)相較于純水泥配合比得到了增強(qiáng)，因此加入適當(dāng)?shù)姆勖夯?、鋼渣粉?duì)混凝土的質(zhì)量控制更加有利，同時(shí)節(jié)約了施工成本，減少了環(huán)境污染，為工程帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾慶玲.鋼渣粉、粉煤灰及礦粉單摻或復(fù)摻對(duì)混凝土耐久性的影響研究[J].江西建材，2023（5）：11-13.

[2]孫世國(guó)，王保民.鋼渣粉和粉煤灰對(duì)鋼渣混凝土力學(xué)性能的影響特點(diǎn)[J].粉煤灰綜合利用，2004（1）：26-28.

[3]劉宇澤.鋼渣粉與粉煤灰復(fù)合混凝土的性能研究[J].山西建筑，2012（12）：130-131.

[4]茍鴻翔，朱敏濤.不同比例復(fù)摻粉煤灰和鋼渣粉的混凝土性能研究[J].上海建材，2021（6）：26-29.

[5]趙長(zhǎng)江，陳琴.鋼渣粉取代粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用研究[J].商品混凝土，2020（8）：46-47.

[6]孫世國(guó)，白會(huì)人，林國(guó)棋，等.鋼渣、粉煤灰混凝土強(qiáng)度特性的實(shí)驗(yàn)研究[J].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（1）：85-88.

收稿日期：2024-02-28

作者簡(jiǎn)介：張昌軍（1989—），男，本科，工程師，主要從事高速公路建設(shè)工作。