钢渣基胶凝材料的化学减缩及其对混凝土早期开裂性能的影响.doc

钢渣基胶凝材料的化学减缩及其混凝土早期开裂性能的影响 1实践概况及目的 钢渣是炼钢过程中产生的副产品。近年来，我国钢渣堆置量3亿多吨，每年还要新增数千万吨，由于钢渣的利用率较低，影响了国家发展循环经济和实现工业渣零排放战略的实行，为此，充分利用钢渣，是实施循环经济、降低成本、节约资源、实现国家宏观资源调配以及经济可持续发展的有效途径[1]。 随着钢品种、原料、冶炼工艺及堆放期限的不同，钢渣的化学成份波动较大。大多情况下，钢渣的主要化学成份为CaO，SiO2，Al2O3，MgO，Fe2O3，P2O5，MnO，f-CaO等。其中碱度系数为CaO／(SiO2+P2O5)，在一定程度七代表钢渣矿物组成和活性。在碱度系数足够高的钢渣中，会存在一部分C3S和C2S相，使其自身有一定的水硬性，但是碱度系数过高就会存在较多游离CaO，造成安定性不良[2]。 高碱度的钢渣含有大量活性矿物,有很好的水硬活性。我国从1974年开始把经处理过的钢渣与高炉水渣双掺生产钢渣矿渣水泥应用在建筑工程中。自上世纪80年代中期开始研究将磨细钢渣粉作为水泥和混凝土的活性掺合料。作水泥基材料的活性掺合料,是钢渣资源化利用的重要途径[3]。 本试验的主要目的是通过在混凝土配料中掺加不同的掺量钢渣来研究其对混凝土性能的影响。通过试验以探索钢渣基对混凝土开裂，化学减缩，失水率的影响以及不同的掺量对这些性能的影响，从而找到将钢渣更好的运用到混凝土中，使其发挥更好的作用。 2试验内容 本试验基于苏州第一建筑集团施工中的C30混凝土，其混凝土矿物掺合料含量为30%。为了探索钢渣基胶凝材料的化学减缩及对混凝土早期开裂性能的影响，通过单掺钢渣和钢渣，粉煤灰1:1复掺来研究混凝土的化学减缩，通过平板试验研究混凝土的早期开裂以及坍落度和失水率的测定。具体混凝土配合比见表1。 表1 混凝土配合比 编号 水泥 钢渣 粉煤灰 / kg/m3 石子/ kg/m3 水/聚羧酸/‰ kg/m3 掺量/% 质量/kg/m3 掺量/% 质量/kg/m3 掺量/% C0 357 100 0 0 0 0 743 1070 180 1 CG1 250 70 157 30 157 0 CGF2 250 70 78.5 15 78.5 15 3试验原料及化学试剂 水泥：试验所用水泥为天山P.O42.5水泥，密度为2.98g/cm3，勃氏比表面积为298m3/kg。X衍射图谱见图1。 由图1可知水泥中含有石膏，阿利特，贝利特，C4AF和C3A。 图1 水泥XRD衍射图 钢渣：试验所用钢渣是褐色粉末，钢渣的密度为3.06g/cm3，勃氏比表面积为423.5m3/kg。研究钢渣化学成分的X衍射图谱见图2。 由图2可知钢渣中含有Ca(OH)2 ，阿利特，C2F ，FeO和贝利特。 图2 钢渣XRD衍射图砂：试验所用的砂是，砂的筛余检测结果见表2。计算可得Mx=2.5, 砂的级配在Ⅱ区，属于中砂。 表2 砂的级配 筛孔尺寸/mm 筛余量/g 累计筛余/g 累计筛余百分率/％ 4.75 29.6 29.6 5.98 2.36 41.6 71.2 14.39 1.18 50.8 122.0 24.66 0.6 88.9 210.9 42.63 0.3 210.9 421.8 85.26 0.15 71.3 493.1 99.68 底盘 1.6 494.7 100 合计 494.7 494.7 石子： 试验所用的石子的级配见表3。 表3 石子级配 筛孔尺寸/mm 筛余量/g 累计筛余/g 累计筛余百分率/％ 30 1.55 1.545 15.45 25 3.80 5.35 53.5 20 2.44 7.795 77.95 15 1.68 9.47 94.7 10 0.51 9.975 99.75 5 0.02 10 100 合计 10 10 100 化学试剂：聚羧酸减水剂为市售，颜色为棕褐色，含固量为39%。4试验方法步骤及结果分析 4.1 钢渣基胶凝材料的化学减缩试验 （1）概述 化学减缩又称水化收缩，水泥水化后固相体积增加，但水泥一水体系的绝对体积减小。所有的胶凝材料水化以后都有这种减缩作用，因为水化前后的平均密度不同。大部分硅酸盐水泥浆体完全水化后体积减缩量为7％～9％，在硬化前，混凝土水化所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间，使水泥石密实，而宏观体积减缩：硬化后的混凝土水泥一水体系减缩后形成内部孔隙。重庆建筑大学的严吴南教授[]等沿用了英国Gessner的方法研究了不同品种水泥及不同硅灰取代量的水泥净浆的化学减缩。具体方法为：将g水泥和3