鋼渣微粉改性水泥基鋼渣骨料混凝土的配制及性能

1、鋼渣微粉改性水泥基鋼渣骨料混凝土的配制及性能／巴明芳等1l9鋼渣微粉改性水泥基鋼渣骨料混凝土的配制及性能巴明芳，柳俊哲，賀智敏，何俊(寧波大學(xué)建筑工程與環(huán)境學(xué)院，寧波315211)摘要為了推廣鋼渣在水泥基復(fù)合材料中的應(yīng)用，研究了鋼渣微粉和鋼渣骨料對水泥基復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明：隨著鋼渣微粉摻加量的提高，鋼渣改性水泥基材料漿體的初凝時間逐漸延長，流動性逐漸增加，抗壓和抗折強度逐漸降低；隨著鋼渣骨料粒徑的增加，鋼渣改性水泥基混凝土的抗壓、

2、抗折強度也呈現(xiàn)增長趨勢，并最終確定作為粗骨料的鋼渣粒徑為132mm與95mm，而且兩種粒徑鋼渣骨料的質(zhì)量比為1：1時，所配制鋼渣改性混凝土的工作性能與力學(xué)性能最佳；研究還表明，當(dāng)粗骨料鋼渣塊粒徑不變時，隨著鋼渣微粉摻量的增加，所配制鋼渣混凝土的抗壓、抗折強度呈現(xiàn)降低趨勢，并最終確定鋼渣改性混凝土中鋼渣微粉的最佳摻量范圍為1O～2O。關(guān)鍵詞鋼渣微粉鋼渣骨料水泥基復(fù)合材料中圖分類號：TQ52837文獻(xiàn)標(biāo)識碼：APreparationandP

3、ropertyofSteelSlagModifiedCementedConcretewithSteelSlagAggregatesBAMingfang，LIUJunzhe，HEZhimin，HEJun(FacultyofArchitecturalCivilEngineeringandEnvironment，NingboUniversity，Ningbo315211)AbstractInordertopromotetheapplicati

4、onofsteelslaginthecementedcomposites，effectsofsteelslagpowderandsteelslagaggregateoncementedcompositeswereinvestigatedTheresultsshowsthatwiththeincreaseofthemixingamountofslagpowder，initialsettingtimeofcementbasedmateria

5、lsgraduallyincreases，itspastefluidityextends，andcompressiveandflexuralstrengthdecreases；withtheincreaseoftheparticlesizeofthesteelslagaggre—gate，compressiveandflexuralstrengthofsteelslagmodifiedcementedconcretealsoshowsa

6、growingtrend，andulti—matelyitwasdeterminethattheopticalaggregateparticlesizeofsteelslagis132mmand95mitt，andthemassra—ti0ofabovetwoparticlesis1：1Furthermoreheesultsalsoshowsthatwithcertainparticlesizeofsteelslagaggre—gate

7、，thecompressiveandflexuralstrengthof~oficretewithsteelslagpowderandaggregatedecreasedwiththein—creaseinthedosageofsteelslagpowder，anditsappropriatecontentofsteelslagpowderrangeis1020Keywordssteelslagpowder，stee1slagaggre

8、gates，cementedcompoundmaterials0引言中國是鋼鐵生產(chǎn)大國，而煉鋼過程中鋼渣大約占到鋼產(chǎn)量的20左右，因此固體廢棄物——鋼渣的處理和綜合利用已越來越受到人們的重視[1]。日本、美國的鋼渣利用率幾乎達(dá)到100，歐洲65的鋼渣已得到高效率的利用，與發(fā)達(dá)國家相比，我國鋼渣利用率僅1O左右[3]。鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，鋼渣中含有一定數(shù)量的水泥熟料的主要礦物CS、C。S等，具有較高的潛在活性，磨細(xì)后可作為混凝土的

9、獨立組分來改善水泥混凝土的有關(guān)性能_4]。Qasrawi等[5]研究了低鈣無處理鋼渣作為細(xì)骨料對水泥基混凝土性能的影響，認(rèn)為鋼渣細(xì)集料摻量在3O～5O之間時可以很好地改善混凝土的力學(xué)性能。Maslehuddin等【_6研究了鋼渣骨料與碎石骨料對水泥混凝土性能的影響規(guī)律，得出鋼渣骨料在一定的摻加范圍內(nèi)，可以有效改善混凝土的耐久性。Motz等[73研究鋼渣骨料混凝土作為路面材料的力學(xué)性能特征，提出具有一定體積穩(wěn)定性的鋼渣骨料可以在混凝土路面

10、材料中得到應(yīng)用。Wang等[8]研究了鋼渣微粉在水泥基材料中的水化機理及特征。孫家瑛等[g]研究了鋼渣微粉對混凝土抗壓強度、干縮、碳化、抗氯離子滲透、氣滲等性能指標(biāo)的影響。王強等[10]研究了摻鋼渣復(fù)合膠凝材料的早期水化性能和硬化漿體結(jié)構(gòu)。朱航等[11]研究了鋼渣礦粉細(xì)度、摻量對混凝土的工作性能和力學(xué)性能的影響。從以上研究可以看出，當(dāng)前對鋼渣應(yīng)用的研究均是單獨以鋼渣微粉配制水泥基漿體或以鋼渣骨料配制水泥基混凝土為主的傳統(tǒng)水泥基復(fù)合材料，

11、而以鋼渣微粉為礦物摻合料，以鋼渣塊為骨料的水泥基復(fù)合材料的研究非常有限。因此，本實驗采用不同細(xì)度的鋼渣微粉作為水泥基膠凝材料，，國家自然科學(xué)基金(51308308)；浙江省自然科學(xué)基金(LQ12E08002)；寧波市自然科學(xué)基金(2O12A61O159)巴明芳：女，1975年生，博士，講師，研究方向為高性能水泥基材料及耐久性Email：bamingfang@nhueducn柳俊哲：通訊作者，男，1964年生，博士，教授，研究方向為高性能

12、水泥基材料及耐久性Email：junzheliu@163corn鋼渣微粉改性水泥基鋼渣骨料混凝土的配制及性能／巴明芳等121表4中C鋼渣骨料級配與C。中碎石級配相同，C2一C中的鋼渣骨料比例均是粒徑大于95mm小于132mm的鋼渣塊與粒徑小于95mm的鋼渣塊的混合比例。本實驗研究以確定細(xì)度的鋼渣微粉為礦物摻合料，最佳級配鋼渣為骨料的水泥基復(fù)合材料的工作性能與力學(xué)性能。表5是以鋼渣微粉為礦物摻合料，鋼渣塊為骨料的水泥基復(fù)合材料配比(單位：

13、kg)。表5鋼渣微粉鋼渣集料的水泥基復(fù)合材料配比Table5Proportionofcementbasedcompositematerialswithsteelslagpowderandaggregates12實驗方案(1)分別采用3種不同細(xì)度的鋼渣微粉配制水泥基漿體，依據(jù)GB／T8077—2OO0、GB／T1346—2011測定其凝結(jié)時間和凈漿流動度，并成型40mm40mm160mm的凈漿試件，拆模后放在室內(nèi)空氣中((185)℃)進(jìn)行

14、養(yǎng)護(hù)，并根據(jù)GB／T17671—1999分別測定至其3d、7d、28d抗壓和抗折強度。另外，取部分試件放入水中浸泡，并測定其水中3d、7d、28d抗壓強度，并計算其相應(yīng)齡期的軟化系數(shù)，確定鋼渣微粉的最佳細(xì)度范圍。(2)分別采用3種不同顆粒級配鋼渣骨料配制水泥基復(fù)合材料，成型7O7mm707mm707mm混凝土試件，拆模后放在室內(nèi)空氣中((185)℃)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并依據(jù)GB／T50080—2002測出其坍落度，6B／T1346—2011和G

15、B／T17671—1999分別測出水泥基3d、7d的抗折強度及強壓強度，另外，取部分試件放入水中浸泡，并測定其水中3d、7d抗壓強度，并計算其相應(yīng)齡期的軟化系數(shù)，確定鋼渣骨料的最佳級配范圍。(3)分別以研究內(nèi)容(1)中選出的鋼渣微粉為礦物摻合料和方案(2)選出的鋼渣骨料以不同摻加比例配制水泥基復(fù)合材料，成型7O7mm707mm707mm混凝土試件，拆模后放在室內(nèi)空氣中((185)℃)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別測出試塊3d、7d的抗折強度和強壓強度，

16、另外，取部分試件放入水中浸泡，并測定其水中3d、7d抗壓強度，并計算其相應(yīng)齡期的軟化系數(shù)，最終確定適宜細(xì)度的鋼渣微粉和適宜級配的鋼渣集料在在水泥基復(fù)合材料的最佳摻加比例。2結(jié)果與討論21不同細(xì)度鋼渣微粉對水泥基材料漿體性能影響211對水泥基材料漿體凝結(jié)時間的影響圖2為不同細(xì)度鋼渣微粉對水泥基材料漿體凝結(jié)時間的影響結(jié)果。從圖2可知，鋼渣微粉的加入影響著水泥的水化速度，使水泥的初凝時間延長；鋼渣微粉的細(xì)度對水泥的水化速度也有影響，鋼渣微粉細(xì)

17、度越小即顆粒越粗，則對應(yīng)試樣的初凝時間越長。因此，所用鋼渣微粉顆粒不宜過粗。呈呂厘窖露不同細(xì)度鋼渣微粉圖2鋼渣微粉細(xì)度對水泥基材料凝結(jié)時間的影響Fig2Effectsofsteelslagpowderfinenessonsettingtimeofcementbasedmaterials212對水泥基材料凈漿流動度的影響圖3為不同細(xì)度鋼渣微粉對水泥基材料凈漿流動度的影響結(jié)果。從圖3可以看出，鋼渣微粉的加入會提高水泥基材料的凈漿流動度，并且

18、隨著鋼渣微粉細(xì)度的減小，水泥基材料凈漿流動度逐漸增大。這進(jìn)一步說明，可以選擇一定細(xì)度的鋼渣微粉來改善水泥基材料的工作性能。不l司細(xì)度鋼渣微粉圖3鋼渣微粉細(xì)度對水泥基材料凈漿流動度的影響Fig3Effectsofstelslagpowderfinenessonfluidityofcement—basedmaterials213對水泥基材料膠砂強度的影響圖4為不同細(xì)度鋼渣微粉對水泥膠砂試件抗折強度的影響結(jié)果。從圖4(a)可以看出，鋼渣微粉對

19、水泥膠砂抗折強度有一定的降低作用。室溫大氣中養(yǎng)護(hù)的早齡期，不同細(xì)度鋼渣微粉的抗折強度差別不大，隨著齡期的增長，摻加8O目及以上鋼渣微粉的水泥膠砂強度均呈增長趨勢。從圖4(b)可以看出，隨著鋼渣微粉顆粒尺寸的降低，同樣配比的鋼渣微粉改性水泥膠砂試件的抗折強度呈現(xiàn)明顯增長趨勢，而且隨著齡期的延長，其抗折強度也呈增加狀態(tài)。圖5為不同細(xì)度鋼渣微粉對水泥膠砂試件抗壓強度的影響結(jié)果，可以看出，加入鋼渣微粉的水泥膠砂的抗壓強度均有一定程度的降低。從圖