钢渣粗集料在泵送配重混凝土中的应用试验研究.pdf
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1、文 章编 号 :1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 5 ) 0 2 一 O 0 1 8 0 4 毫 拦 憨灌 , _ r , lL - 一 钢渣粗集料在泵送配重混凝土中的应用试验研究 E x p e r i me n t a l S t u d y o f A p p l i c a t i o n o f S t e e l S l a g C o a r s e A g g r e g a t e i n P u mp i n g H e a v y C o n c r e t e 张 勇,鲁哓辉 ,谢慧东 山东华森混凝有限公司。山东 济南2 5 0 1 0 1 摘要: 通过调
2、整胶凝材料用量和砂率,对泵送钢渣配重混凝土工作性、力学性能及表观密度和干密度的影响进行 研 究结果表 明:在 满足和易性条件下 ,钢渣泵送混凝土胶凝材料用量相对较 高。但 混凝土 6 0 d强度仍 有大幅增加 ;胶凝材料为 4 5 0 k g m 、砂率为3 6 时,钢渣混凝土的表观 密度和干密度达到最大值 ,分别 为2 7 8 0 k g m 和 2 6 8 0 k g m 。 关键词: 钢渣配重混凝土 ;工作性;强度 ;表观密度 ;干密度 中图分类号 :T Q5 2 8 O 1 4 X7 5 7 文献标志码 :A 0 前 言 钢渣是炼钢产生的工业废渣,主要由钙、硅、镁及少 量铝、锰、磷等多
3、种氧化物组成,主要矿物相为 c s 、 c , s及硅、镁、铁、 锰、磷的氧化物形成的固溶体,被称 为过烧硅酸盐熟料 1 - 2 。钢渣产生率为粗钢产量的 1 5 2 0 ,钢渣在欧美等发达国家已基本达到供耗平衡,在我 国钢渣利用率为5 0 一6 0 ,建材领域只占1 0 左右【 3 】 。 据有关统计,到 2 0 5 0年人类对混凝土的需求量将高达每 年 1 6 0亿 t 4 1 。随着国家对矿产资源的保护, 矿山开采受 到限制,优质石灰石资源 日益紧缺,寻找可替代资源就 十分必要 。钢渣在混凝土中大量应用不仅可以解决钢渣 堆放对土壤、空气、地下水等环境造成的污染问题,钢 渣在混凝土中还可以
4、起到改善混凝土力学性能及耐久性 能的作用,作为新型集料已在混凝土中逐渐应用,并取 得一些研究成果 5 - 9 。钢渣表观密度一般在 3 0 0 0 k g m 3 以 上,且资源较多。本试验以钢渣为混凝土粗集料,以石 灰石人工砂为细集料,通过调整胶凝材料用量、砂率等, 配制混凝土表观密度 2 6 0 0 k g m 3 的泵送配重混凝土,并 对试验结果进行分析。 coAL AsH 2 2 01 5 1 试验原材料与试验方法 1 1 试验原料 水泥:山东水泥厂 P O 4 2 5水泥 ,物理性能见表 1 ; 粉煤 灰:济 南黄 台 电厂 级 粉煤灰,4 5 m筛 余 为 2 0 I 8 ;砂:石
5、灰石人工砂,物理性能见表 2 ;钢渣:济 南钢铁厂转炉钢渣,物理性能见表 3 ;外加剂:采用减水、 缓凝成分复合添加剂,减水成分为高效萘系和脂肪族复 合,缓凝剂为葡萄糖酸钠。 表 1 水泥物理性能 紧密堆积 松散堆积 名称 MB值 k g m- k g m- 表观密度石粉含量 细度模数 k g m。 人工砂 1 7 5 1 7 6 0 1 6 3 0 2 7 2 0 1 3 1 3 2 表 3 钢渣物理性能 1 2 试验方法 配合比设计参照执行 J G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝土配 合比设计规程 ,用体积法设计钢渣混凝土配合比。钢渣 配重混凝土设计干表观密度2 6 0 0 k g
6、m 。由于配重混凝 土对强度等级要求不是很高,首先应考虑配制的混凝土 干表观密度满足设计配重密度要求,同时要求混凝土出 机坍落度 2 0 0 m m,和易性良好,满足泵送施工要求。 混凝土拌合物性能试验参照 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 普通混 凝土拌合物性能试验方法标准 ,测定混凝土拌合物表观 密度,初始及 4 0 m i n坍落度,观察混凝土和易性。测试 6 0 d龄期时的表观密度, 将 6 0 d测试强度压碎的试块放 在 7 5 q C 烘箱中烘干测试其含水率,计算混凝土干密度。 参照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标 准
7、,成型 1 0 0 m m1 0 0m m1 0 0m m的混凝土试块,在 温度为 ( 2 0 5 ) o c 环境中静置 1 d ,然后编号、拆模。拆模 后放入温度为 2 ( o 2 ) 、相对湿度为 9 5 以上的标准养 护室中养护,测试其不同龄期抗压强度。 2 试验结果与讨论 钢渣表观密度为 3 2 0 0 k g m , ,而普通石灰石集料的 密度为 2 6 5 0 k g m 3 左右,因此用钢渣等体积取代石灰石 集料配制泵送钢渣配重混凝土时,容易出现离析、分层 现象。为增加浆体对集料的 “ 包裹托浮”作用,应提高 胶凝材料用量,为保证配重混凝土密度能够满足设计配 重要求,水泥用量应
8、相对较高。因此,本试验设计胶凝 材料用量分别为 4 0 0 k g m 3 、4 5 0 k g m 3 、5 0 0 k g m s ;参照 前期试验基础上,为保证和易性,粉煤灰取代水泥比例 为 3 0 ;考虑钢渣等体积取代石灰石后钢渣配重混凝土 的砂率变化,分别设计为 3 6 、3 8 、4 0 、4 2 。通过 调整混凝土用水量,满足钢渣混凝土出机坍落度 2 0 0 m m 要求。本试验泵送钢渣配重混凝土试验配比如表 4所示, 试验结果见表5 。 表 4 钢渣粗集料泵送配重混凝土配合比 配合 比 k g I n 。 编号序号 砂 率 ,泵 人 工 砂钢 渣外 加 剂水 庠号 塑 窒 混
9、凝 土 塑 窒 表 观 密 度 干 密 度 出机4 0 mi n 和易性 7 d 2 8 d 6 0 d k g _ m 。 I唱 r r r 较差 一 般 可以 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 4 3 1 2 7 7 0 2 6 6 0 4 6 3 2 7 6 0 2 6 5 0 4 6 3 2 7 5 0 2 6 3 0 4 5 6 2 7 3 0 2 6 2 0 2 1 新拌泵送钢渣配重混凝土拌合物性能 由表 5 试验结果可以看出:钢渣混凝土胶凝材料用量 为4 0 0 k g m 时, 砂率低于4 0 的钢渣混凝土和易性较差, 4 0 m i n 坍落度损失较大,
10、不能满足泵送混凝土的施工要求。 混凝土的和易性随砂率提高而逐渐改善,砂率增至 4 2 时,混凝土 4 0 m i n坍落度基本没有损失。胶凝材料用量 4 5 0 k g m 3 、 砂率在 3 6 时, 即可满足和易性及泵送要求, 坍落度损失较小,且拌合物浆体对集料包裹作用明显改 善,黏度增大,拌合物黏聚性和保水性随胶凝材料用量 的提高而逐渐改善。因钢渣集料密度较大、胶凝材料用 量相对普通石灰石混凝土要高,使得混凝土拌合黏度相 对较大,因此钢渣配重混凝土的泵送压力相对而言会高 2 2 0 1 5 粉煤灰 1 9 鲫 伽 姗 2 2 2 2 2 2 2 2 O O O 0 O 0 0 O 8 7
11、 6 4 6 57 7 7 7 7 7 7 7 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 5 8 4 8 5 6 6 1 8 6 2 9 5 1 9 5 4 4 5 4 5 5 4 1 6 9 6 8 5 5 8 3 1 3 2 9 9 8 8 2 1 O 1 2 3 2 9 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 3 7 2 9 5 9 2 3 7 7 3 4 4 5 7 4 4 7 7 7 8 9 1 0 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 2 5 0 5 0 O O 5 O O O O 5 4 1 1 O O 1 2 3 l 2 2 l l 2 2 2 2 2 2 2 2
12、2 2 0 8 O O O 5 0 0 5 O O O 0 O 3 2 2 l 3 2 3 1 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 l 2 3 4 1 2 3 4 l 2 3 4 A A A A B B B B C C C C 2 2 泵送钢渣配重混凝土力学性能 不同钢渣配重混凝土配合比强度分析分别见图 1 、图 2 和图 3 。 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 砂率 图 1 4 0 0 k g m 胶凝材料钢渣配重混凝土强度分析 砂率 图 2 4 5 0 k g m 胶凝材料钢渣配重混凝土强度分析 砂翠 图 3 5 0 0 k g m3 胶凝材料钢渣配
13、重混凝土强度分析 根据表 5试验结果,以及图 1 、2 、3不同胶凝材料 用量混凝土各龄期强度随砂率变化分析,可以看出:不 同胶凝材料用量的钢渣集料混凝土各龄期强度随砂率升 高表现出不同的规律,胶凝材料用量为 4 0 0 k g m 和 5 0 0 k g m 时,钢渣混凝土的 7 d 、2 8 d 、6 0 d强度在砂率为 2 coAL AsH 2 2 01 5 3 8 时最高,而胶凝材料为 4 5 0 k g m ,的钢渣混凝土各 龄期强度在砂率为 3 6 时,各龄期强度最高。随胶凝材 料用量的提高,混凝土各龄期强度均逐渐升高,但是胶 凝材料 5 0 0 k g m 。 混凝土强度相对胶凝
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