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磷渣微粉混凝土施工技术应用研究.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 9 期 (总 第 2 6 3 期 ) Nu mb e r 9 i n 2 0 1 1 ( T o t a 1 No 2 6 3 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL T ECHN0L0GY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 1 0 9 0 3 8 磷渣微粉混凝土施工技术应用研究 贺军鱼 ( 中铁八局集团 第三工程有限公司,贵州 贵阳 5 5 0 0 0 2 ) 摘要: 从磷渣微粉的性能出发, 通过试验研究, 结合实例, 分析磷渣微粉作为混凝土掺合料的优缺点, 进
2、一步研究磷渣微粉混凝土的 施工技术 。 关键词: 磷渣微粉;混凝土;施工技术;应用研究 中图分类号: T U 5 2 8 0 6 3 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 1 2 1 0 4 P hos phor ou s sl a g powder o f con c r e t e c ons t r uc t i on t ec hno l og y HE J u n-yu ( C h i n a R a i l w a yCoL t d Ei thG r o u pT h i r dE n g i n e e ri n g L
3、 t d , G u i y a n g 5 5 0 0 0 2 , C h i n a ) Abs t r ac t : F r o m t a l king a b o u t t h e pe r f o r ma nc e o f p h os p h o r o u s s l a g p o wd e r a na l y s i s the a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f p h os p h o r u s s l a g p o w d e r a s t h e c o nc r e t e a
4、 d mi x t u r e t h r o u g h e x p e r i me n t and c o mb i ni n g t h e t he o r y wi t h the e x a mp l e s ma ki n g f ur t h e r s t u d y of p h o s p h o r u s s l a g p owd e r c o n c r e t e c o n s tr u c t i o n t e c h n o l o g y Ke y wor ds : p h o s p h a t e s l a gpo wd e r ; c o
5、n c r e t e; c o n s t ruc t i o nt e c h n o l o gy ; a p pl i c a t i o n r e s e a r c h 0 引言 贵阳市周边地区已存积固体磷渣近 8 0 0万 t , 然开发利用 力度不够, 严重污染 、 破坏了周边的环境。 磷渣微细粉是在制 黄磷时所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物一 磷渣 , 经谇冷 成粒后, 烘干添加其他辅助料粉磨所得到的粉体材料。 其主要 成分为氧化钙和氧化硅, 具有潜在碱活性。 经初步试验研究结 果表明, 其活性介于矿渣与粉煤灰之间 , 具有弱减水作用。 本 文 旨在探讨磷渣微细粉作为混凝
6、土用矿物掺料的实际应用可 行性。 1 磷渣微 细粉活性的前期试验研究 1 1 磷 渣研 究 与应 用现状 目前关于磷渣的研究与应用较广泛, 但主要用作水泥混和 材、 路基材料、 墙体材料( 如砌块和砖 ) 、 瓷砖 、 微晶玻璃等装饰 材料; 还有的将其用于陶瓷釉料的配制。 本试验总结近年混凝土用矿物掺合料的经验基础上, 研究 生产中等细度的磷渣微细粉, 并研究其在中等强度混凝土中的 最大和最优掺量, 最大限度地消耗磷渣, 提高混凝土质量, 配制 高性能混凝土 。 1 2 微细粉体技术参数确定 通过小型球磨机, 改变球磨工艺参数 , 得到不同粉体 , 然后, 通过碱活性检验方法, 研究粉体参数
7、与其碱活性之间的关系, 最 终确定出的混凝土磷渣微细粉体的技术参数如下: ( 1 ) 比表面积 : 3 8 0 - 4 5 0 m2 k g o ( 2 ) 颗粒尺寸范围: D 9 0 3 5 tx m, D 5 0 1 5 Ix m 收稿 日期 :2 0 1 1 _ Jo 3 1 8 ( 3 ) 密度: 不小于 2 8 g c m 。 表 1 是磨细磷渣微细粉与其他矿物掺合料部分性质的对 比, 其 C a O含量过高, A l : 0 , 含量较低。 其潜在碱和性较大, 必须 进行检验。 表 1 磨细磷渣与其他矿物掺合料的性质对比 注: s F为硅粉; P F A为粉煤灰; G G B S为
8、磨细高炉矿渣; P S 为磷渣。 1 3 碱 活性 利用检验混凝土用矿物掺合料潜在活性的常用简单试验 方法来测定磷渣微细粉体的碱和胜, 即用磷渣微细粉体取代3 0 水泥时的标准胶砂强度与纯水泥胶砂强度之 比的大小来检验 其活性高低 。 试验结果 : 按 2 8 d抗压强度比, 磷渣微细粉体的潜在碱活 性在 6 5 左右。 按 2 8 d的抗折强度比, 磷渣微细粉体的碱活 性在 8 0 左右 , 也就是说, 磷渣在某种意义上讲可以提高混凝 土的折 压比, 从而降低混凝土的脆性 , 这是其他矿物掺合料 所不具备的。 磷渣微粉的掺入不仅不降低胶砂的流动性, 反而 可 以提高 1 5 以上。 即使磷渣
9、微粉在室内 自然放置一年 , 内 掺3 0 ,-4 0 时, 其抗压、 抗折的碱活性分别可达 7 6 8 2 和 8 2 一 一 9 7 。 1 4混凝 土试 配 对于新磨制的和塑料编织袋密封室内 自然放置一年的磷 1 2 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 渣微细粉体进行了混凝土试配, 内掺 3 0 6 0 , 检验其对混凝 土性能的影响。 新磨制磷渣微细粉试验结果见表2 。 内掺 3 0 o 5 o o 0 磷渣微细 粉体可以提高混凝土的坍落扩展度, 即可提高混凝土的流动I 生; 可 以看出, 磷渣混凝土的3 、 7 d抗压强度较低; 同时可以看出, 掺量
10、增加, 同龄期强度下降, 即使内掺 5 0 , 2 8 d 抗压强度等级仍可接 近 C 4 5 。 磷渣微细粉对混凝土抗折强度的贡献相对于抗压强度略大。 表 2混凝土试配 编号 P S坍落度 扩展 度 塑壅 d 抗折 强度 N t L 赫 昔 一 mm mm 3 d 7 d 2 8 d MPa 放置一年的磷渣微粉试验结果见表 3 。 可以看出, 在内掺 3 0 o 5 0 几乎不降低混凝土的 2 8 d 抗压和抗折强度, 但早期强 度下降明显。 另外, 磷渣的掺入提高了混凝土的工作性。 表 3混凝 土试配 1 5 水化动力学 1 5 1 凝结时间 由于磷渣中残留少量的磷和磷化物, 这将影响胶体
11、材料的 水化过程。 磷和磷化物主要起缓凝作用, 会延长胶凝材料的初凝 和终凝时间。 随着磷渣掺量的增加, 混凝土的初凝时间明显延长。 在掺量为4 0 以内时, 不增加混凝土终凝时间与初凝时间的间隔。 1 5 2 胶凝材料水化热 表 4为利用直接法测得的磷渣微细粉掺量对胶凝材料水 化热的影响。 可以看出, 磷渣掺人可显著降低胶结材的水化热。 表 4 水化热检测结果 磷渣微细粉的这一性能, 对于降低混凝土的早期热裂缝十 分有益 , 特别适用于大体积混凝土, 如大坝、 桥梁的承台、 墩、 柱、 底板等大型基础混凝土。 1 6混凝 土耐 久性 1 6 1 抗渗性 许多研究表明, 磷渣可显著提高混凝土的
12、抗渗性能。 电通量 试验结果见表 5 。 可以看出, 适当磷渣的掺入可显著提高混凝土抗渗性, 而且 随着龄期延长 , 磷渣混凝土的抗渗性能显著提高。 1 6 2 干缩 对混凝土进行收缩试验, 结果见图 1 , 对于磷渣掺量在 3 0 1 22 表 5 混凝土抗渗试验 6 O O 500 4oo 宝 蠢3 0 0 2 O0 1 0 0 O 5 0 1 O O 1 5 0 2 0 0 龄期 , d 图 1 混凝土干缩试验结果 6 0 时, 7 d内的干缩值小于纯水泥混凝土 , 2 8 d时, 除掺量为 6 0 磷渣混凝土的收缩值高于纯水泥混凝土外 , 其他掺量磷渣 混凝土的干缩均小于对比混凝土。
13、随着龄期延长, 特别是 9 0 d 之 后, 所有磷渣混凝土的干缩值均低于对比纯水泥混凝土。 1 6 _ 3 钢筋腐蚀性 采用硬化砂浆法来检验磷渣微细粉对钢筋的腐蚀性试验 结果表明, 内掺 3 0 6 0 的磷渣微细粉不会影响胶凝材料的护 筋性能。 因此, 在适当掺量范围内, 磷渣微细粉中的残留化合物 不会诱发钢筋腐蚀。 2 在混凝土中应用试验研究 有针对性进行预拌混凝土的应用试验研究。 即针对贵阳 的地方材料对 C I O C 5 0 泵送( 坍落度 ( 2 0 0 3 0 ) m i l 1 ) 预拌混 凝土进行试验研究。 进一步确定磷渣微粉的合理掺量; 验证掺 磷渣微粉混凝土的和易性 、
14、 工作性 、 凝结时间、 收缩 、 抗渗性 、 力学性能 ; 对外加剂的适应情况 ; 探讨混凝土生产 、 施工 、 养 护工艺 。 2 1配合 比试 验 ( 1 ) 目的: 确定掺量, 调整和易性 , 验证性能指标。 ( 2 ) 试验方案见表 6 、 8 。 ( 3 ) 试验结果见表 7 、 9 。 磷渣微粉内掺 2 0 4 0 , 早期强度较低 ; 2 8 d强度压折 比 为 8 左右, 坍落度扩展度 比较有明显增大, 即磷渣微粉对混凝 土的流动性有帮助 ; 从新拌混凝土和易性看, 单掺磷渣微粉混 凝土有不同程度的泌浆; 另外混凝土的凝结时间比粉煤灰混凝 土推迟 9 0 1 8 0 mi n
15、 , 应引起重视, 可通过外加剂调节。 表 7是在表 6的基础上调节 昆凝土的泌浆等和易性及凝 结时间调整, 采用复掺粉煤灰取代部分细集料来调节混凝土的 泌浆和易性, 通过外加剂调凝组分的改变 , 来调节混凝土的凝 结时间, 从试验结果得出该方案是可行的。 试验结果见表 9 。 结合预拌混凝土的特性, 对以上方案新拌混凝土的坍落度 损失进行检测, 结果为 3 h内坍落度损失均在 3 0 mn l 以内, 能满 足施工要求。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 6 兰花牌 P o 4 2 5水泥、 磷渣微粉、 R ST泵送剂 配合比 2 2混 凝土 生 产工 艺
16、2 2 1 一般要求 ( 1 ) 配置磷渣微细粉混凝土时, 水泥 、 磷渣粉、 外加剂之间 应有良好的适应性, 选用外加剂 、 水泥应通过混凝土试验确定。 ( 2 ) 水泥宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥, 水泥强度 等级宜选用 P O 4 2 5 级或 P 0 4 2 5 R级以上等级。 使用前必须 经过混凝土试验选用。 ( 3 ) 低等级混凝土可用磷渣微粉与粉煤灰复合掺加 , 调节 和易性 , 但必须通过混凝土试验确定。 ( 4 ) 掺磷渣微细粉的混凝土的放射性核素的放射性 比活度 应满足现行国家标准 G B 6 5 6 6 ( 建筑材料放射性核素限量 的 规定 。 2 2 2 配合比设计
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