大掺量锰铁合金渣混凝土的试验研究.pdf
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1、2 0 1 0年 第 5 期 (总 第 2 4 7 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 01 0( To t a l No 2 4 7) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 5 0 2 1 大掺量锰铁合金渣混凝土的试验研究 王一靓 ,陈平 1 ,2 ,刘婷 ,刘荣进 ( I 桂林理工大学 材料与化学工程系,广西 桂林 5 4 1 0 0 4 ;2 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室, 广西 桂
2、林 5 4 1 0 0 4 ) 摘要: 通过正交试验, 研究用水量、 砂率、 锰渣掺量、 锰渣比表面积、 减水剂掺量 5因素对锰铁合金渣混凝土的强度、 工作性能的影响规 律。给出了利用锰铁合金渣制备混凝土的适宜配合比: 水量 1 7 6 k g m , 砂率 3 8 , 锰渣掺量 4 0 , 锰渣比表面积 4 5 0 m g, 减水剂掺量 1 8 。根据正交试验的结果, 分析了各掺合料之间的最佳组合, 以及每种掺合料影响的显著性。 关键词 : 锰铁合金渣;混凝土; 配合比;正交试验 中图分类号 : T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0
3、( 2 0 1 0) 0 5 0 0 6 4 0 3 Ex pe r i me n t a l r es e a r c h of c on c r e t e wi t h l a r ge p er c e nt a ge f e r r oman gan e s e s l a g w4 NG y j l i a n g C HE NP i n g 1 , 2 L UT i n g L 1 URo n g - j i n ( 1 De p a r t me n t o f Ma t e r i a l s a n dC h e mi s t E n g in e e ri n g , G
4、 u i l i nU n i v e r s i tyo f T e c h n o l o g y , G u i l i n 5 4 1 0 0 4 , C h i n a ; 2 Ke y L a bo r a t o r y o f Ne w P r o c e s s i n g Te c hn o l o gy f o r No n f e r r o u s M e t a l s an d M a t e ri a l s Co n s t i t u t e d b y Min i s t r yo f E d u c a t i o n , Gu i l i nU n i
5、 v e r s i tyo f T e c h n o l o g y , G u i l i n 5 4 1 0 0 4, C h i n a ) Ab s t r a c t : Byus i n gt h eo r t h o g o n a l t e s t , t h ei n flu e n c e r e g u l a t i o no fs o mef a c t o r sO i l t h e s t r e ng t h a n dwo r k a b i l it yo f t h ef e r r o ma n g a n e s e s l a gC O P
6、- 一 c r e t e wa s s tud i e d T h e r e s u l t s ho ws t h a t t h e s u i t a b l e c o n t e n t r a t i o o f f e r r o m a n g a n e s e s l a g c on c r e t e i s t h a t wa t e r 1 7 6 k g m t h e r a t i o o f t h e s a n d i s 3 8 , t h e r a t i o o ff e rro ma n g a n e s e s l a g i s 4
7、0 , t h e s u r f a c e a r e a o ff e r r o ma ng a n e s e i s 45 0 m , t h e r a t i o o fwa t e r - r e d uc i n g a d mi x tur e i s 4 0 Ac c o r d i n g t O p r a c t i c a l t e s t da t a, t h e b e s t m i x rat i o a n d the i n fl u e n c e s i g n i fi c a n c e o f a l l mi x ma t e ria
8、 l s a r e a n a l y z e d K ey wor ds : e r r o r n a n g a n e s e s l a g; c o n c r e t e ; mi x r a t i o; o r t h o g o n a l t e s t 0 引言 绿色混凝土与普通混凝土相比具有资源和能源消耗少 、 对 环境污染小和循环再生利用率高的优越性。 是可持续发展的重 要发展方 向【1 1 。大量利用工业废渣是绿色混凝 土的主要特点( 2 1 。 锰铁合金渣( 锰渣) 作为生产锰铁合金的副产物, 被当作工业废 弃物堆积、 填埋, 所以将其作为混凝土掺合料有效的资
9、源化利 用具有重要意义。但利用锰渣做混凝土掺合料的性能试验和详 细研究分析相对较少, 在一定程度上限制了锰渣的利用, 因此, 合 理选择锰渣用量及制备混凝土工艺等方面需要进行深入研究。 本研究采用正交设计原理对锰渣混凝土的性能进行试验, 研究各组分对混凝土工作性能和力学性能的影响。同时找出满 足混凝土工作性能和力学性能的最优配合比, 确定适宜配合比, 进行机理分析 , 揭示相应规律以指导实际生产。 1 试验 1 1 原料 ( 1 ) 水泥: 海螺集团( 桂林 ) 水泥有限公司生产的 P O 4 2 5 级水泥 ; ( 2 ) 砂: 桂林本地河砂, 细度模数 2 8 0 ; ( 3 ) 石子 :
10、 5 3 0 l n ff l 连续级配; ( 4 ) 水: 自来水; 收稿 日期 :2 0 0 9 1 2 3 0 基金项目:广西重点实验室开放基金项目( 桂科0 6 3 0 0 6 5 C 一 0 1 ) 6 4 ( 5 ) 高效减水剂: 桂林市盛立混凝土外加剂有限公司产NS O 13 - 萘磺酸甲醛高缩物钠盐高效减水剂, 减水率 1 5 2 0 ; ( 6 ) 锰渣微粉 : 桂林康密劳铁合金厂排放的高炉水淬锰铁 废渣, 外观浅绿色或棕黄色, 呈疏松不规则颗粒状, 露天稍有 结块, 易磨性差 , 平均粒径在 3 mm以下, 松散密度 7 0 0 k g m3 , 堆积密度 2 8 7 0
11、k g m, , 含水率较高, 一般在 5 左右; 颗粒呈多菱 角状, 表面致密 , 粗颗粒含量较多。主要化学成分见表 1 。锰渣 在温度为 1 0 5下烘干至含水率小于 1 , 取5 k g干料粉磨放人 + 5 o o mm x 5 0 0 mm的试验小磨中粉磨, 分别粉磨至比表面积3 5 0 、 4 0 0、 4 5 0、 5 0 0 mV k g 。 表 1 主要原材料的化学成分 名称 A1 2 03 S i O2 F e 2 O3 C a O Mg O S O3 Mn O L o s s 锰 渣 l 6 4 2 2 4 0 5 1 2 3 3 7 2 6 6 5 2 0 4 8 9 4
12、 O 7 2 1 2 锰 渣 的 X R D 分 析 锰渣 X R D( 图 1 ) 分析 曲线可以看 出, 晶相形成不 明显 , 说 明结晶程度不高, 大部分组分是以玻璃态存在的, 少部分晶体 物质通过显现的峰值分析发现锰渣中含有矽卡岩类矿物( 主要 矿物成分有石榴子石 、 辉石、 透辉石、 绿帘石或上述共熔体等) 、 钙锰辉石、 镁蔷薇辉石3 和少量的硅酸二钙。其中, 由矽卡岩类 矿物化 学式可知 , 此类矿物 与沸石 类矿物 成分相近 , 推 测 : 锰 渣中已存在的此类晶体结构结构稳定 , 不易破坏, 但是分子结 构孔隙大且规律, 有吸水倾 向, 而且阳离子在特殊条件下易 学兔兔 w
13、w w .x u e t u t u .c o m 被替换。 由于此类废渣中 Mn O含量比较高, 多形成含锰的硅 酸盐及铝硅酸盐的矿物( 如蔷薇辉石 Mn O S i O 、 锰质钙长石 2 Mn O A 1 O S i O 等) 4 J 在本次试验所用材料中发现其特征不 明显 , 可能与锰渣的玻璃态程度有很大关系 ; 另外由表 l可 知锰渣中 Mg O含量较高, 冶炼锰铁需加入更多的 C a O, 炉渣 C a O S i O : 更高更容易产生镁蔷薇辉石 6 1 。 雾 -vv 一 1 。 亩 厂 表 2 因素水平表 因素 水平A用水量B砂率C锰渣掺量D锰渣比表面积E减水剂掺量 ( k
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