工業(yè)固廢粉末對(duì)自密實(shí)高性能混凝土性能的影響

何 翔,喬險(xiǎn)濤,喻 鵬,周佳樂,牛建東

(1.中鐵建(東莞)建設(shè)投資有限公司,東莞 523867;2.東莞理工學(xué)院生態(tài)環(huán)境與建筑工程學(xué)院,東莞 523808;3.中南大學(xué)土木工程學(xué)院,長沙 410083)

0 引 言

自密實(shí)混凝土自1980年問世以來在工程中應(yīng)用廣泛,尤其是鋼筋間距密集或澆注空間受限的施工場(chǎng)所[1]。減水劑的推廣應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了自密實(shí)混凝土的發(fā)展和應(yīng)用[2-4]。自密實(shí)混凝土材料組成成分與常規(guī)振搗混凝土類似,兩者最大區(qū)別在于是否通過調(diào)節(jié)材料配合比來實(shí)現(xiàn)混凝土的自密實(shí)性能。不同于常規(guī)振搗混凝土,自密實(shí)混凝土粉末用量較大[5],水泥用量介于450～600 kg/m3。這種混凝土具有良好的流動(dòng)性和抗泌水、抗離析性能。為了確保不發(fā)生泌水和離析現(xiàn)象,通常會(huì)添加黏性外加劑來增加混凝土的黏滯性[6]。為滿足流動(dòng)性要求,可以通過添加粉煤灰、礦渣、石灰等工業(yè)固廢粉末來提高或維持自密實(shí)混凝土的施工性能,同時(shí)減少水泥用量和水化熱[7-9]。

粉煤灰和工業(yè)礦渣一直以來都是自密實(shí)混凝土的重要膠凝材料。粉煤灰是火力發(fā)電廠生產(chǎn)的工業(yè)廢料,也是重要的膠凝材料之一[10-12]。全球每年由煤燃燒產(chǎn)生的廢料約為70億噸,其中約70%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是粉煤灰。中國年平均產(chǎn)生8.27億噸粉煤灰,綜合利用量約5.07億噸,綜合利用率約為78%,這些粉煤灰可用于生產(chǎn)混凝土。工業(yè)礦渣是由高爐礦渣熔化后在水中浸泡快速冷卻形成的工業(yè)固廢[13]。傳統(tǒng)自密實(shí)混凝土因需添加較多的化學(xué)外加劑和水泥,生產(chǎn)成本較高。而研究表明,使用粉煤灰和工業(yè)礦渣生產(chǎn)的自密實(shí)混凝土具有三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):一是可減少水泥和水用量,增加混凝土的施工性能和后期強(qiáng)度[7],提高其結(jié)構(gòu)工作性能和耐久性能[14-15];二是粉煤灰和工業(yè)礦渣可增加混凝土拌合物的坍落擴(kuò)展度,減少水泥、砂和其他填料的用量,從而降低生產(chǎn)成本[16];三是粉煤灰和工業(yè)礦渣等工業(yè)固廢粉末代替普通水泥可減少增加混凝土黏度的化學(xué)外加劑用量,其混凝土具有較低水膠比和更完整的內(nèi)部結(jié)構(gòu),且強(qiáng)度和耐久性得到提升[17-18]。可見,摻入粉煤灰和工業(yè)礦渣是降低自密實(shí)混凝土成本的有效途徑。

工業(yè)固廢如何處置是目前全球面臨的重要環(huán)境問題之一[19]。工業(yè)固廢資源化再利用是解決該問題的有效方法和途徑,有利于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[20]。部分工業(yè)廢料,例如大理石工業(yè)廢料、石粉、煤矸石等經(jīng)粉碎、加工后可用于生產(chǎn)自密實(shí)混凝土。研究表明,石灰粉末具有較高的比表面積,可增加混凝土使用年限,降低生產(chǎn)成本,減少環(huán)境負(fù)荷。石灰粉末還可用作填充材料,改善新拌混凝土的工作性能和穩(wěn)定性。大理石粉末作為填充材料用于制備自密實(shí)混凝土是可行且十分經(jīng)濟(jì)的方法,該類混凝土表現(xiàn)出較好的工作性能[21-22]。已有研究[23]表明,當(dāng)大理石粉末用量低于200 kg/m3時(shí),混凝土的流動(dòng)性和硬化后的性能可以得到改善。煤矸石中活性二氧化硅和氧化鋁可與水泥發(fā)生反應(yīng),從而改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。李燕等[24]研究表明,煤矸石和礦渣在煤矸石-礦渣-水泥的三元膠凝體系中水化程度較高;郭金敏[25]采用煤矸石代替碎石和粉煤灰,得到了復(fù)摻煤矸石混凝土的可行材料配比。但是,煤矸石的強(qiáng)度較低,作為粗骨料制備混凝土?xí)档突炷恋目箟簭?qiáng)度[26]。

自密實(shí)混凝土具備兩個(gè)相互矛盾的特性:抗離析性能和流動(dòng)性。常通過高效減水劑的分散作用和外加的填充材料中微細(xì)顆粒的凝聚力來實(shí)現(xiàn)兩種特性之間的平衡。而這種平衡機(jī)制與工業(yè)廢渣細(xì)粉的物理特性和化學(xué)反應(yīng)程度有關(guān)[27],且很大程度上取決于外加劑表面活性以及細(xì)微材料較高的比表面積。工業(yè)固廢經(jīng)粉碎加工成粉末后具有較高的比表面積和較好的表面活性,可與水泥等材料發(fā)生水化反應(yīng),提高自密實(shí)混凝土性能。因此,制備自密實(shí)高性能混凝土中摻入工業(yè)固廢粉末或許是一種有效的方法。這樣一來,既可利用不同工業(yè)固廢粉末改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,又可以保證自密實(shí)混凝土的施工性能,同時(shí)降低生產(chǎn)成本。但因不同工業(yè)固廢粉末制備及其對(duì)自密實(shí)混凝土性能作用研究有限,其改善效果和內(nèi)在機(jī)理仍有待進(jìn)一步研究。

本研究通過摻入不同質(zhì)量的粉煤灰、礦渣粉末、石灰粉末、煤矸石粉末,以及大理石粉末取代水泥,配制出了不同配比的自密實(shí)高性能混凝土。在此基礎(chǔ)上,對(duì)不同配比自密實(shí)高性能混凝土的各項(xiàng)性能進(jìn)行綜合測(cè)試,包括坍落擴(kuò)展度、T50流動(dòng)時(shí)間、L型和V型儀流動(dòng)時(shí)間。并對(duì)不同配比混凝土的力學(xué)性能和耐久性進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估,旨在配制出綜合性能優(yōu)良的自密實(shí)高性能混凝土(文中簡稱混凝土),探明不同工業(yè)固廢粉末改進(jìn)混凝土性能的內(nèi)在機(jī)理。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

參考《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2011)[28]配制混凝土。選用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥,其28 d抗壓強(qiáng)度為48.3 MPa,比表面積為399.6 m2/kg。細(xì)骨料和粗骨料分別選用天然河砂和平均直徑為10.3 mm的碎石,河砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和吸水率分別為2.59%和1.44%,碎石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和吸水率分別為2.73%和0.22%。減水劑選用上海某品牌530P型聚羧酸高效減水劑,外觀為白色粉末狀,減水效率為30%。此外,不同配比拌合料分別添加了粉煤灰、礦渣、石灰粉末、煤矸石粉末以及大理石粉末等工業(yè)固廢粉末。粉煤灰為F類II級(jí)粉煤灰,需水量為90%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),28 d活性指數(shù)為75%;礦渣由東莞市某水泥廠提供;石灰粉末為采石場(chǎng)破碎機(jī)廢料,從采石場(chǎng)破碎機(jī)過濾系統(tǒng)收集得到;煤矸石由韶關(guān)市某煤矸石粉加工廠提供;大理石粉末由東莞市某大理石廠提供,未經(jīng)其余加工程序直接摻入混凝土拌合料中。各主要原材料化學(xué)成分和物理性能如表1和表2所示。

表1 主要原材料的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical composition of main raw materials

表2 主要原材料物理特性Table 2 Physical properties of main raw materials

1.2 配合比

共配制了16組不同配比的混凝土拌合料,其中一組為對(duì)照組,其余15組拌合料分別摻入了不同質(zhì)量的工業(yè)固廢粉末,詳細(xì)參數(shù)如表3所示。其中,粉煤灰取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15%、25%和35%;礦渣取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、40%和60%;石灰粉末、煤矸石粉末和大理石粉末取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、20%和30%。所有拌合料水膠比取定值0.33,每立方米混凝土的水泥和固廢粉末的總質(zhì)量為580 kg。

表3 混凝土的配合比Table 3 Mix proportion of concrete

1.3 制作、養(yǎng)護(hù)及力學(xué)性能試驗(yàn)

參考《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)[29]澆筑100 mm×100 mm×100 mm立方體試件,用于測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、密度和超聲波波速。同時(shí),對(duì)新拌混凝土的坍落擴(kuò)展度和T50流動(dòng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量,并借助L型儀和V型儀進(jìn)行混凝土的抗離析試驗(yàn),以評(píng)估混凝土的流動(dòng)性和抗離析性能。澆筑成型后,將試件放到自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù)24 h,拆模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(20 ℃和相對(duì)濕度60%),養(yǎng)護(hù)7 d后測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度和超聲波波速,養(yǎng)護(hù)28 d后測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度、超聲波波速、密度和彈性模量。

參考《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)[30]制作175 mm(上口直徑)×185 mm(下口直徑)×150 mm(高度)的圓臺(tái)體試件,試件的澆筑和養(yǎng)護(hù)條件與立方體試件相同。待試件終凝后,采用逐級(jí)加壓法測(cè)試混凝土的抗水滲透性能。具體過程為將試件分別放置在0.1 MPa水壓下48 h,0.3 MPa水壓下24 h和0.7 MPa水壓下24 h,然后將試件劈開觀測(cè)其滲透深度。

參考《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)制作100 mm(直徑)×50 mm(厚度)的圓柱體試件,測(cè)試混凝土的抗氯離子滲透性能。將試件放在電壓為60 V的儀器設(shè)備下6 h,由測(cè)得的通電量來評(píng)定混凝土抗氯離子滲透性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 施工性能

2.1.1 流動(dòng)性

與常規(guī)混凝土相比,自密實(shí)混凝土更關(guān)注拌合物的流動(dòng)性、抗離析性能和填充性。為了評(píng)估不同配比混凝土拌合物的施工性能,通過試驗(yàn)測(cè)試了各拌合料的坍落擴(kuò)展度和T50流動(dòng)時(shí)間,并開展了V型儀和L型箱流動(dòng)儀的抗離析試驗(yàn)。其中,T50時(shí)間指坍落擴(kuò)展度桶提起后混凝土流動(dòng)至50 cm的所需時(shí)間,可反映混凝土的流動(dòng)能力和塑性屈服能力。圖1為各混凝土拌合料的坍落擴(kuò)展度,表征了混凝土拌合物在沒有外部約束存在的情況下,僅依靠其自重作用克服表面摩擦力的流動(dòng)性能。為了揭示不同工業(yè)固廢粉末對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響機(jī)理,圖2給出了不同工業(yè)固廢粉末的SEM照片。

圖1 不同工業(yè)固廢粉末在不同取代率下的混凝土坍落擴(kuò)展度Fig.1 Slump flow of concrete with various industrial solid waste powders at different replacement rates

圖2 不同工業(yè)固廢粉末的SEM照片F(xiàn)ig.2 SEM images of various industrial solid waste powders

綜合圖1和圖2可知:1)不同配比混凝土拌合料的坍落擴(kuò)展度介于680～760 mm,說明所配制的不同配比混凝土拌合料均表現(xiàn)出良好的施工性能。2)FMH35坍落擴(kuò)展度達(dá)到了750 mm,流動(dòng)性最好。表明與其他固廢粉末相比,粉煤灰更有利于提高混凝土的流動(dòng)性。這是因?yàn)榛炷恋牧鲃?dòng)性主要取決于組成顆粒的形狀、顆粒堆積效應(yīng)、顆粒大小分布,以及表面紋理的粗糙程度。與其他粉末相比,粉煤灰顆粒為球形,在接觸點(diǎn)具有“滾軸效應(yīng)”,可有效減少骨料-漿料之間的摩擦[31]。此外,粉煤灰密度相對(duì)較小,替代水泥后導(dǎo)致水泥漿體體積增大,進(jìn)一步減小了細(xì)集料與水泥漿體之間的摩擦,提高了拌合物的塑性和凝聚力,從而提高了混凝土的流動(dòng)性。3)與粉煤灰相比,摻入其他固廢粉末的混凝土流動(dòng)性相對(duì)較差。因?yàn)槭曳勰⒚喉肥勰┮约按罄硎勰閴K狀或三角形,不利于提高混凝土的流動(dòng)性。

2.1.2 抗離析性能

為了評(píng)估混凝土的抗泌水抗離析性能,圖3給出了混凝土拌合料的V型儀流動(dòng)時(shí)間與T50流動(dòng)時(shí)間之間的關(guān)系。V型儀流動(dòng)時(shí)間在坍落擴(kuò)展度一定的情況下可用于評(píng)價(jià)混凝土的黏性,流動(dòng)時(shí)間越長表示混凝土黏性越高,抗離析性能越好。而且,T50流動(dòng)時(shí)間與V型儀的流動(dòng)時(shí)間的預(yù)測(cè)結(jié)果具有良好的相關(guān)性。

圖3 混凝土拌合料的V型儀流動(dòng)時(shí)間與T50之間的關(guān)系Fig.3 Relationship between V-shaped flow time and T50 of concrete mixer material

由圖3可知,與其他拌合料相比,摻入礦渣的混凝土拌合料KZ60的黏性和V型儀流動(dòng)時(shí)間最少。對(duì)于自密實(shí)混凝土,其V型儀流動(dòng)時(shí)間的下限和上限分別為11和15 s,而本文混凝土拌合物的V型儀流動(dòng)時(shí)間測(cè)試值介于9.34～16.97 s?？梢?所配制的混凝土拌合料均具有良好的黏度和抗離析性能。T50流動(dòng)時(shí)間測(cè)試值介于2～5 s,因此,自密實(shí)混凝土T50流動(dòng)時(shí)間下限和上限建議值為2和5 s。

2.1.3 填充性

L型儀測(cè)試結(jié)果用L(即h2/h1,h1為混凝土拌合物在L型儀中停止流動(dòng)后,豎向箱體內(nèi)混凝土拌合物的高度,h2則為L型儀水平向箱體內(nèi)混凝土拌合物的高度。)值表示,L值可以表征自密實(shí)混凝土填充性。圖4給出了添加了不同工業(yè)固廢粉末混凝土拌合料的L值。L值低于0.8的自密實(shí)混凝土澆筑時(shí)容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,填充性較差。試驗(yàn)結(jié)果表明,增加固廢粉末摻量會(huì)使混凝土的黏性增加,填充性下降。而本研究所配制的混凝土的L值均為0.8～1.0,說明工業(yè)固廢粉末摻量在允許范圍之內(nèi),混凝土的填充性滿足施工要求。因而,所配制的混凝土均具有良好的填充性。

圖4 不同工業(yè)固廢粉末摻雜的混凝土的L值Fig.4 L value of concrete with various industrial solid waste powders

2.2 耐久性

對(duì)混凝土的抗氯離子滲透性能和抗水滲透性能進(jìn)行了測(cè)試。用6 h內(nèi)通過混凝土的總電荷量作為評(píng)定抗氯離子滲透性能的衡量標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)結(jié)果如圖5(a)所示。用滲水深度來評(píng)估混凝土的抗?jié)B性能,試驗(yàn)結(jié)果如圖5(b)所示。

圖5 不同工業(yè)固廢粉末在不同取代率下的混凝土耐久性Fig.5 Durability of concrete with versus industrial solid waste powders at different replacement rates

由圖5(a)可知,除石灰粉末外,隨著固廢粉末摻量的增加,混凝土的抗氯離子滲透率均呈上升趨勢(shì)。摻礦渣的混凝土拌合料KZ60總通電量為120 C,其氯離子滲透率最低。依據(jù)ASTM—C1202[32],該混凝土的氯離子滲透等級(jí)為“極低”?；炷恋膬?nèi)部結(jié)構(gòu)是影響氯離子滲透性能的關(guān)鍵,孔隙更小、更密實(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)降低了孔隙通道的連續(xù)性。相比于其他拌合料,摻入粉煤灰和礦渣的混凝土表現(xiàn)出更低的氯離子滲透率,表明該類混凝土中火山灰反應(yīng)的生成物更容易形成不連續(xù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[33]。此外,氯離子滲透率還取決于混凝土的組成材料與氯離子的結(jié)合能力。氯化物在混凝土中滲透路徑與自由水或連通的孔隙基本一致。部分氯化物可以與水泥(主要是水泥中的鋁酸三鈣(C3A))發(fā)生反應(yīng),形成穩(wěn)定的氯離子復(fù)合物,而過剩的氯化物才是導(dǎo)致鋼筋等腐蝕的主要原因。摻入粉煤灰和礦渣將導(dǎo)致C3A含量增加,因?yàn)榘韬衔镏写嬖谶^多的氧化鋁,經(jīng)過火山灰反應(yīng)后形成了水合硅酸鈣,增加了硅酸鈣的含量[34]。由此推斷,摻入粉煤灰和礦渣可以提高混凝土自由氯離子的結(jié)合能力,從而減少自由氯離子對(duì)鋼筋的腐蝕。再者,隨著氧化鋁含量的增加,混凝土總電荷量減少。因而,增加粉煤灰和礦渣的摻量(氧化鋁含量增加),混凝土表現(xiàn)出更好的抗氯離子滲透性能。

由圖5(b)可知,混凝土透水深度試驗(yàn)結(jié)果介于4.42～12.58 mm。與其他拌合料相比,對(duì)照組、FMH15和KZ20的滲水深度相對(duì)較小,其中KZ20的滲水深度最小。此外,增加礦物粉末的摻量,混凝土的滲水深度也隨之增加,抗?jié)B性能下降。這是因?yàn)闈B透試驗(yàn)是在試件養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行,此時(shí)混凝土中火山灰反應(yīng)還沒有完全結(jié)束,生成的二次水合產(chǎn)物不足以填充更多的孔隙[35]。而FMH15和KZ20可通過其他水化產(chǎn)物來填充孔隙,抗?jié)B性能更好。

2.3 力學(xué)性能

本研究測(cè)試了16組不同配比混凝土硬化后的性能,包括混凝土28 d密度、7和28 d抗壓強(qiáng)度和超聲波波速。表4列出了混凝土密度、抗壓強(qiáng)度和超聲波波速測(cè)試結(jié)果,圖6給出了混凝土抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果。

圖6 不同工業(yè)固廢粉末在不同取代率下的混凝土7和28 d抗壓強(qiáng)度Fig.6 7 and 28 d compressive strength of concrete with various industrial solid waste powders at different replacement rates

表4 混凝土物理和力學(xué)性能Table 4 Physical and mechanical properties of concrete

結(jié)合表4和圖6可知:1)混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著固廢粉末摻量增加均呈下降的趨勢(shì),未摻固廢粉末的混凝土7 d抗壓強(qiáng)度高于摻有固廢粉末的混凝土。說明在混凝土硬化過程早期,粉煤灰和礦渣的火山灰反應(yīng)不足以提高混凝土抗壓強(qiáng)度。2)在硬化過程后期,混凝土的火山灰反應(yīng)逐漸完成,因而摻入礦渣的混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度最高。原因是粉煤灰和礦渣粉末填補(bǔ)了水泥顆粒之間的空隙,并與初級(jí)水化產(chǎn)生的石灰發(fā)生了沸石反應(yīng),生成了更多的次級(jí)水合物進(jìn)一步填充結(jié)構(gòu)孔隙,從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。而摻有石灰和煤矸石粉末的混凝土生成的次級(jí)水合物較少,其抗壓強(qiáng)度較低。3)摻入石灰粉末顯著降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度,30%石灰摻量混凝土的7和28 d抗壓強(qiáng)度分別降低了15.3%和20.8%。4)摻入大理石粉末混凝土的早期性能最好。一方面,大理石粉末具有更好的物理特性,添加大理石粉末后混凝土基體的密度更高、水泥顆粒分散性更好,可有效提高混凝土前期的抗壓強(qiáng)度。另一方面,大理石粉末表面可作為Ca(OH)2和C-S-H(水化硅酸鈣)早期反應(yīng)產(chǎn)物的成核點(diǎn)[36-38],大理石粉末是最細(xì)的外加固廢粉末,核晶效應(yīng)對(duì)強(qiáng)度的影響程度取決于填料與水泥水化產(chǎn)物之間的親和力,且這種影響程度會(huì)隨填料的細(xì)度和比表面積的增加而增加。大理石粉末是一種非全完活性也非全惰性的材料,可與水泥中的Al2O3發(fā)生反應(yīng)。若水泥中含有較多的C3A,則大理石粉末中的CaCO3與C3A發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生碳鋁酸鈣(CaAl2(CO3)2(OH)4·nH2O)。這種反應(yīng)加速了水化反應(yīng)進(jìn)程,增加了混凝土的抗壓強(qiáng)度。而且這種反應(yīng)會(huì)隨著水泥中C3A含量、填料的細(xì)度和比表面積的增加而增加,因而摻入大理石粉末可大幅改善自密實(shí)混凝土的早期性能。

圖7為混凝土的抗壓強(qiáng)度與超聲波波速的關(guān)系。由圖可知,超聲波波速與抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律基本一致,所有試件的超聲波波速隨抗壓強(qiáng)度的增加而增加。也就是說,混凝土的抗壓強(qiáng)度和超聲波波速具有顯著相關(guān)性(判定系數(shù)R2=0.87)。圖8為混凝土的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)彈性模量?；炷恋膭?dòng)態(tài)彈性模量可通過靜態(tài)彈性模量換算得到,計(jì)算公式為

圖7 混凝土抗壓強(qiáng)度與超聲波波速的關(guān)系Fig.7 Relationship between compressive strength and ultrasonic velocity of concrete

圖8 混凝土的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)彈性模量Fig.8 Static and dynamic elastic modulus of concrete

Ed=105×V2×(Δ/g)

(1)

式中:Ed為動(dòng)態(tài)彈性模量,GPa;V為超聲脈沖速度,m/s;Δ為拌合料單位質(zhì)量,kg/cm3;g為重力加速度,取值9.81 m/s2。

試驗(yàn)結(jié)果表明:自密實(shí)高性能混凝土的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)彈性模量隨混凝土強(qiáng)度增加而增加,這與常規(guī)振搗混凝土類似[39];摻入礦渣混凝土(如KZ20)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)彈性模量最高,明顯高于同等摻量的其他混凝土。

3 結(jié) 論

1)所配制的混凝土拌合料均具備良好的流動(dòng)性、填充性和抗離析性能。摻入粉煤灰有利于提高混凝土的流動(dòng)性,60%粉煤灰摻量的混凝土坍落擴(kuò)展度達(dá)到750 mm。而增加固廢粉末摻會(huì)導(dǎo)致混凝土的黏性增加,填充性下降。自密實(shí)混凝土中粉煤灰和石灰粉末的允許摻量分別為35%和60%,煤矸石、石灰和大理石粉末的允許摻量為30%。

2)除石灰粉末外,隨固廢粉末摻量增加,混凝土抗氯離子性能呈上升趨勢(shì)。增加粉煤灰和礦渣摻量,混凝土表現(xiàn)出更好的抗氯離子滲透性能。除摻入少量的礦渣(20%摻量)和粉煤灰(15%摻量)外,混凝土滲水深度總體上隨工業(yè)固廢粉末摻量的增加而增加,抗?jié)B性能隨之降低。

3)混凝土早期和后期抗壓強(qiáng)度隨固廢粉末摻量的增加而降低,摻入石灰粉末的混凝土抗壓強(qiáng)度下降最明顯,摻入30%石灰粉末混凝土7和28 d抗壓強(qiáng)度分別降低了15.3%和20.8%。隨著硬化過程中火山灰反應(yīng)逐漸完成,摻入礦渣的混凝土后期抗壓強(qiáng)度最高,而摻入大理石粉末的混凝土早期強(qiáng)度更好。此外,摻入礦渣混凝土的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)彈性模量最好。