工業(yè)廢渣應(yīng)用于混凝土路面磚的試驗(yàn)研究

王亞東　魏娟　張鶴騰　祁鵬飛

摘? ? 要：在混凝土路面磚中使用粉煤灰代替部分水泥、高爐渣代替部分碎石，研究了粉煤灰及高爐渣代替量對(duì)混凝土路面磚性能的影響。結(jié)果表明：以生產(chǎn)配合比為基礎(chǔ)，粉煤灰的最大代替量為4%，高爐渣的最大代替量為30%。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的再利用，為生產(chǎn)配合比的優(yōu)化提供了參考。

關(guān)鍵詞：粉煤灰;高爐渣;混凝土路面磚;抗壓強(qiáng)度

1? 引言

工業(yè)廢渣是一種具有潛在活性的工業(yè)廢棄物，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)廢渣數(shù)量日益增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國工業(yè)廢渣堆積所浪費(fèi)的土地面積達(dá)到了大約400萬畝，其消極堆放，占用土地，污染土壤、水源和大氣，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚?，利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)混凝土路面磚，可以使廢物再利用，不僅降低了工業(yè)廢渣對(duì)存貯場地的占用率，節(jié)約礦產(chǎn)資源減少了開采礦產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的良性循環(huán)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2? 試驗(yàn)方案

2.1? 原材料

水泥：采用白銀壽鹿山P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其物理性能見表1。

粉煤灰：采用白銀熱電廠排放的二級(jí)粉煤灰，其性能見表2。

碎石（3-5）：取自甘肅省景泰縣恒通碎石廠，其物理性能見表3。

高爐渣：取自甘肅省皋蘭煉鋼廠，其物理性能見表3。

水洗砂：取自蘭州新區(qū)石門溝蘭州新區(qū)市政砂場，其物理性能見表4。

石英砂：采用甘肅金盛石英砂廠普通石英砂，其物理性能見表4。

2.2? 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

混凝土路面磚以蘭州新區(qū)市政建材自己研發(fā)配合比為基礎(chǔ)，固定面層配合比，基層采用粉煤灰代替部分水泥，高爐渣代替部分碎石制備混凝土路面磚，具體配合比設(shè)置見表5 ，分析不同代替量對(duì)混凝土路面磚性能的影響。

2.3? 樣品成型

實(shí)驗(yàn)樣品采用瑞圖RT-15A砌塊成型機(jī)干法成型，采用200mm×100mm×60mm模具，成型壓力20MPa，振動(dòng)時(shí)間0.3s，按照設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)配合比方案依次稱取原材，將水泥與面砂加入面料攪拌機(jī)攪拌均勻;再將水泥、粉煤灰、高爐渣和碎石加入底料攪拌機(jī)拌合2min，最后再緩慢加入水，加水過程保持一直攪拌，加水至底料相對(duì)濕度為38%±2%時(shí)停止加水，最后攪拌1min完成底料拌合。將拌合好的面料與底料分別由面料攪拌機(jī)和底料攪拌機(jī)通過皮帶傳送至主機(jī)，分層加入模具振壓成型，成型脫模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)。

2.4? 性能檢測

養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后，按照GB 28635—2012《混凝土路面磚》對(duì)所制備的混凝土路面磚進(jìn)行性能檢測。

3? 結(jié)果與分析

3.1? 粉煤灰摻量對(duì)混凝土路面磚力學(xué)性能的影響

粉煤灰摻量與混凝土路面磚強(qiáng)度關(guān)系見圖1。由圖1分析可知，粉煤灰摻量與混凝土路面磚性能有著密切關(guān)系，隨粉煤灰摻量的增加，混凝土路面磚7d和28d抗壓強(qiáng)度均下降，且粉煤灰摻量越高早期強(qiáng)度越低，當(dāng)粉煤灰摻量小于6%時(shí)，7d強(qiáng)度低于基準(zhǔn)強(qiáng)度，但28d強(qiáng)度大于40MPa，28d強(qiáng)度符合GB 28635—2012《混凝土路面磚》規(guī)范要求，這是由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料，故摻加粉煤灰后早期強(qiáng)度低于普通混凝土路面磚，隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加，后期粉煤灰二次水化反應(yīng)開始，所以后期強(qiáng)度開始大幅增長，28d強(qiáng)度可以達(dá)到規(guī)范要求。

3.2? 高爐渣對(duì)混凝土路面磚力學(xué)性能的影響

高爐渣摻量與混凝土路面磚強(qiáng)度關(guān)系見圖2。由圖2分析可知，隨高爐渣摻量的增大，路面磚強(qiáng)度降低，這是由于高爐渣密度小于碎石，顆粒強(qiáng)度低于普通碎石，孔隙率大于碎石，路面磚凝結(jié)時(shí)內(nèi)部接觸點(diǎn)減少，粘結(jié)面積減少，空隙率增大，造成強(qiáng)度減小。

3.3? 粉煤灰及高爐渣摻量對(duì)混凝土路面磚重量的影響

粉煤灰及高爐渣摻量對(duì)混凝土路面磚重量的關(guān)系見圖3。粉煤灰和高爐渣的密度小于水泥及碎石，因此隨粉煤灰及高爐渣摻量的增加，混凝土路面磚重量減小，與圖3、4所示吻合，路面磚重量的減小可以減輕運(yùn)輸壓力，降低運(yùn)輸成本，便于現(xiàn)場施工。

4? 結(jié)束語

（1）混凝土路面磚中使用粉煤灰代替部分水泥、高爐渣代替部分碎石實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢渣的再利用，為工業(yè)廢渣的再利用提供了參考方向。

（2）隨粉煤灰與高爐渣摻量的增加，混凝土路面磚7d、28d齡期強(qiáng)度下降，重量減小。

（3）當(dāng)粉煤灰摻量為4%，高爐渣摻量為20%時(shí)，強(qiáng)度滿足GB 28635—2012《混凝土路面磚》要求，混凝土路面磚重量最輕。

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