爐渣摻量對(duì)頁(yè)巖陶?；炷列阅艿挠绊?/h1>
2019-11-07 10:05:24陳傳明吳啟一姚華彥代義磊劉玉亭
安徽建筑 2019年10期
陳傳明，吳啟一，姚華彥，代義磊，劉玉亭
（1.安徽省高迪環(huán)保股份有限公司，安徽 六安 237000；2.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230000；）
0 前言
隨著人類(lèi)社會(huì)的高速發(fā)展，混凝土制備技術(shù)也在不斷提高。陶粒作為一種輕質(zhì)材料，具有保溫隔熱性能好、隔音效果良好、抗震性能優(yōu)越、耐久性好等特點(diǎn)成為了輕骨料混凝土的主要成分，進(jìn)而減輕了混凝土自重，提高混凝土的工作性能。因此在大跨度建筑結(jié)構(gòu)和超高層建筑的建設(shè)中有這較好的應(yīng)用前景。
爐渣作為電廠燃燒后的廢棄物，火電廠發(fā)電產(chǎn)生后就堆放到規(guī)劃的堆灰場(chǎng)中堆放。據(jù)了解六安電廠每年產(chǎn)生的爐渣達(dá)5萬(wàn)噸之多，堆灰場(chǎng)的電廠爐渣占用大量土地，揚(yáng)起的灰塵還嚴(yán)重污染空氣，造成環(huán)境污染，耗費(fèi)維護(hù)成本，不利于環(huán)保。爐渣具有一定的活性成分，粒徑較小，顆粒形狀呈由球形和不規(guī)則塊狀顆粒，可以很好的填充到混凝土的間隙中去。將礦渣運(yùn)用到陶?；炷林校梢詼p少在混凝土制備中天然砂石的使用，從而減少對(duì)自然資源的破壞，還可以緩解工業(yè)固廢對(duì)土地資源的占用，具有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
本文以爐渣作為混凝土中的輕骨料，代替一部分的砂石摻入到頁(yè)巖陶粒混凝土中，摻量分別為10%、30%和50%，同時(shí)制備未摻入爐渣的頁(yè)巖陶?；炷磷鲗?duì)比，通過(guò)對(duì)比3d、7d兩個(gè)齡期的性能，研究不同爐渣摻量對(duì)不同齡期的頁(yè)巖陶?；炷猎嚰⒎襟w抗壓強(qiáng)度和表觀密度的影響。
1 試驗(yàn)原材料
水泥：銅陵海螺P.||52.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)如表1。
水泥性能指標(biāo) 表1
粉煤灰：六安電廠，細(xì)度：25%，需水量比：101%、燒失量：1.8～2.0%；
爐渣：六安電廠爐底尾渣，堆積密度：835kg/m3，粒徑小于5mm。
細(xì)骨料：天然河砂，細(xì)度模數(shù)：1.7～1.8、含泥量3%，堆積密度：1500kg/m3；
粗骨料：頁(yè)巖陶粒，碎石型，密度等級(jí)600級(jí)，粒徑 5～10mm，堆積密度 570kg/m3。
外加劑：合肥眾興ZX-||型聚羧酸減水劑（無(wú)緩凝無(wú)保坍），固含量：9.2%。
2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
頁(yè)巖陶?；炷僚浜媳纫勒铡遁p骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51-2002）進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，采用松散體積法，即以給定的每立方米混凝土的粗細(xì)骨料松散總體積為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)前期大量試驗(yàn)選擇合適的配合比。通過(guò)控制水膠比、粉煤灰摻量、砂率、用水量不變，保持相同體積的細(xì)骨料用量，用爐渣分別替換10%、30%和50%體積的河砂進(jìn)行試驗(yàn)。
由于陶粒是一種多孔結(jié)構(gòu)的材料，在混凝土制備中會(huì)快速吸收水分，同時(shí)頁(yè)巖陶粒的表面與普通石子不同，會(huì)影響骨料與水泥顆粒水化后的粘結(jié)性能，因此試驗(yàn)前對(duì)頁(yè)巖陶粒進(jìn)行24h的吸水預(yù)處理后靜置到面干狀態(tài)再使用。按實(shí)際生產(chǎn)的投料順序，將細(xì)骨料、粗骨料和膠凝材料投入攪拌機(jī)均勻，再加入水和外加劑攪拌均勻。依據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）進(jìn)行混凝土工作性能的測(cè)定。依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）采用100mm×100mm×100mm立方體試件進(jìn)行混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 試驗(yàn)結(jié)果
不同爐渣取摻量、不同齡期條件下頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度和表觀密度結(jié)果如表2。
性能測(cè)試結(jié)果 表2
3.2 表觀密度影響分析
不同礦渣摻量下頁(yè)巖陶粒混凝土表觀密度變化如圖1所示。
圖1 各礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷恋谋碛^密度變化
可以看出摻入了礦渣的頁(yè)巖陶?；炷恋谋碛^密度比不摻入礦渣的頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度要大。對(duì)比不同礦渣摻量的試件可知，礦渣的摻入可以改變頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度，且摻入的礦渣越多，表觀密度越小。這主要是因?yàn)閾饺肓说V渣后混凝土材料的流動(dòng)性得到了改善，通過(guò)人工鼓搗的混凝土試件密實(shí)度上升，從而導(dǎo)致?lián)饺肓说V渣的頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入的大。由于礦渣的表觀密度比河砂小，因此混凝土的表觀隨著礦渣摻量的增大有逐漸下降的趨勢(shì)。
3.3 抗壓強(qiáng)度影響分析
不同礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷量箟簭?qiáng)度變化如圖2所示。
圖2 各礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度變化
由圖2可以看出，在礦渣摻量不大于30%的條件下，試件在3d和7d齡期下的抗壓強(qiáng)度呈上升的趨勢(shì)；試件齡期達(dá)到7d時(shí)，礦渣摻量為30%的試件抗壓強(qiáng)度比沒(méi)有摻入礦渣的試件抗壓強(qiáng)度提升了15%。而礦渣摻量為50%的試件抗壓強(qiáng)度下降了5.6%。摻入適量的礦渣對(duì)頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度有一定的提升，但當(dāng)?shù)V渣摻量超過(guò)50%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。由于礦渣的摻入增強(qiáng)了混凝土的流動(dòng)性，礦渣細(xì)小的顆?？梢蕴畛涞交炷恋目紫吨?，使得混凝土變得更加密實(shí)，試件的含氣量降低，提升了頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度。當(dāng)爐渣摻量過(guò)多時(shí)，爐渣起到支撐骨架的作用，但是爐渣桶壓強(qiáng)度較低，所以導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度低。
4 結(jié)論與展望
用單一變量試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究了爐渣摻量對(duì)頁(yè)巖陶粒混凝土性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明陶粒混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度隨爐渣摻量的增多先提高后降低；陶?；炷镣帘碛^密度隨爐渣摻量的增加而逐漸降低。其中礦渣摻量為30%頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度為1728kg/m3，7d抗壓強(qiáng)度為29MPa，滿(mǎn)足了建筑工程上隔墻板的性能要求。若將其用于實(shí)際生產(chǎn)中，可有效緩解固廢堆積的問(wèn)題，推進(jìn)綠色生態(tài)建設(shè)，為綠色建筑的發(fā)展提供動(dòng)力。
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細(xì)骨料：天然河砂，細(xì)度模數(shù)：1.7～1.8、含泥量3%，堆積密度：1500kg/m3；
粗骨料：頁(yè)巖陶粒，碎石型，密度等級(jí)600級(jí)，粒徑 5～10mm，堆積密度 570kg/m3。
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性能測(cè)試結(jié)果 表2
3.2 表觀密度影響分析
不同礦渣摻量下頁(yè)巖陶粒混凝土表觀密度變化如圖1所示。
圖1 各礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷恋谋碛^密度變化
可以看出摻入了礦渣的頁(yè)巖陶?；炷恋谋碛^密度比不摻入礦渣的頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度要大。對(duì)比不同礦渣摻量的試件可知，礦渣的摻入可以改變頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度，且摻入的礦渣越多，表觀密度越小。這主要是因?yàn)閾饺肓说V渣后混凝土材料的流動(dòng)性得到了改善，通過(guò)人工鼓搗的混凝土試件密實(shí)度上升，從而導(dǎo)致?lián)饺肓说V渣的頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度比不摻入的大。由于礦渣的表觀密度比河砂小，因此混凝土的表觀隨著礦渣摻量的增大有逐漸下降的趨勢(shì)。
3.3 抗壓強(qiáng)度影響分析
不同礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷量箟簭?qiáng)度變化如圖2所示。
圖2 各礦渣摻量下頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度變化
由圖2可以看出，在礦渣摻量不大于30%的條件下，試件在3d和7d齡期下的抗壓強(qiáng)度呈上升的趨勢(shì)；試件齡期達(dá)到7d時(shí)，礦渣摻量為30%的試件抗壓強(qiáng)度比沒(méi)有摻入礦渣的試件抗壓強(qiáng)度提升了15%。而礦渣摻量為50%的試件抗壓強(qiáng)度下降了5.6%。摻入適量的礦渣對(duì)頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度有一定的提升，但當(dāng)?shù)V渣摻量超過(guò)50%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。由于礦渣的摻入增強(qiáng)了混凝土的流動(dòng)性，礦渣細(xì)小的顆?？梢蕴畛涞交炷恋目紫吨?，使得混凝土變得更加密實(shí)，試件的含氣量降低，提升了頁(yè)巖陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度。當(dāng)爐渣摻量過(guò)多時(shí)，爐渣起到支撐骨架的作用，但是爐渣桶壓強(qiáng)度較低，所以導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度低。
4 結(jié)論與展望
用單一變量試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究了爐渣摻量對(duì)頁(yè)巖陶粒混凝土性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明陶粒混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度隨爐渣摻量的增多先提高后降低；陶?；炷镣帘碛^密度隨爐渣摻量的增加而逐漸降低。其中礦渣摻量為30%頁(yè)巖陶粒混凝土的表觀密度為1728kg/m3，7d抗壓強(qiáng)度為29MPa，滿(mǎn)足了建筑工程上隔墻板的性能要求。若將其用于實(shí)際生產(chǎn)中，可有效緩解固廢堆積的問(wèn)題，推進(jìn)綠色生態(tài)建設(shè)，為綠色建筑的發(fā)展提供動(dòng)力。
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