李光宇， 陳征征， 張玲玲

(宿州學院資源與土木工程學院,安徽 宿州 234000)

0 引 言

在工業(yè)生產中產生大量的鋼渣礦渣等工業(yè)廢渣，鋼渣礦渣的堆積，對城市環(huán)境造成污染及占用生產用地[1]。通過大量的實踐研究以及理論分析得知在混凝土中摻入等量的鋼渣粉與礦渣粉，可以降低水泥的用量、降低生產成本及完善混凝土的各項性能[2]。目前，國內外學者進行研究，胡佳波[3]在對鋼渣混凝土耐久性的研究中得出，鋼渣以不同的摻量加入混凝土中能夠改善混凝土的抗碳化性以及抗氯離子滲透性等。陳新星[4]等研究得出摻鋼渣礦渣等微粉混凝土在高溫條件下的最優(yōu)摻量。李嘉琳[5]在對礦渣混凝土的研究中發(fā)現(xiàn)礦渣混凝土的抗氯離子滲透性要優(yōu)于普通混凝土。施鐘毅[6]等在對鋼渣礦渣混凝土的研究中發(fā)現(xiàn)，適當?shù)匿撛V渣摻量能夠提高混凝土的強度。費帆[7]等對鋼渣粉與礦渣粉復合摻入混凝土對混凝土海工耐久性能的影響進行了深入的研究，研究發(fā)現(xiàn)礦渣與鋼渣的比控制在6∶4左右時能夠提高海工混凝土的性能。通過試驗設置多個變量，以鋼渣-礦渣復合摻合料不同總摻量和相同總摻量下鋼渣和礦渣之間按照不同比例分別研究鋼渣礦渣對混凝土耐久性的影響規(guī)律以及鋼渣礦渣對混凝土耐久性的影響力大小的比較。

1 試 驗

1.1 原材料

(1) 水泥：采用32.5級普通硅酸鹽水泥由安徽海螺水泥廠所生產。

(2) 鋼渣：采用靈壽縣的匯巖礦產品加工廠所生產的鋼渣粉，其主要化學成分見表1。鋼渣粉細度為 400 目。

(3) 礦渣：試驗采用S95級礦渣，其主要化學成分如表1所示。

(4) 粗集料：粗集料采用碎石，其粒徑為 5 ～25 mm，級配連續(xù)，石子表面干凈，含泥沙量較少。

(5) 細集料：采用河沙，其表觀密度為2580kg/m3,堆積密度為1500kg/m3。

(6) 水：采用干凈自來水。

表1 鋼渣和礦渣主要化學成分

1.2 試驗配合比

試驗以C30混凝土的配合比為基礎，將鋼渣礦渣復合摻合料分別以10%、20%、30%、40%、50%代替等量水泥摻入混凝土中，其中鋼渣粉和礦渣粉按照0∶0、0∶1、0.4∶0.6、0.6∶0.4、1∶0的比例配置鋼渣礦渣復合摻合料。同時設置強度為C30的純水泥混凝土作為空白對照組，一共21組試件，每組三個試件求得平均值以降低誤差。試驗配合比數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 混凝土配合比(kg/m3)

圖1 部分混凝土試件

1.3 試驗方法

試驗中的鋼渣礦渣混凝土試件按照 GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行制備，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，試件制備完成且脫模后應在標準養(yǎng)護條件下進行28d的標準養(yǎng)護，其養(yǎng)護室溫為20±2 ℃，其濕度應大于等于95%，如圖1所示為部分制備完成的鋼渣礦渣混凝土試件。

2 試驗結果

2.1 鋼渣等量替代對混凝凝土力學性能影響

將鋼渣以0%、10%、20%、30%、40%、50%的比例等量替代水泥制備鋼渣混凝土試件，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28d，利用萬能試驗機進行單軸壓縮試驗研究鋼渣混凝土的抗壓強度，由圖1所示，當鋼渣粉的摻量在0%-20%之間時，摻鋼渣混凝土28d抗壓強度強度要高于純水泥混凝土的抗壓強度。但是當摻入鋼渣粉的比例超過20%時，摻鋼渣混凝土的抗壓強度伴隨鋼渣粉摻量的增加而逐漸低于純水泥混凝土的強度。由此可得，把鋼渣粉等量替代水泥摻入混凝土中時，應將其摻入百分比控制在0%-20%之間，以保證混凝土的強度不受影響。

圖2 鋼渣等量代替水泥對混凝土抗壓強度影響

圖3 礦渣等量代替水泥對混凝土抗壓強度影響

圖4 鋼渣礦渣復合摻合料對混凝土抗壓強度影響

2.2 礦渣等量替代混凝土力學性能影響

礦渣等量代替水泥對混凝土強度的影響如圖3所示，從圖中可得，當?shù)V渣粉摻量在20%-40%之間時，摻礦渣混凝土的強度要略高于純水泥混凝土的強度，礦渣粉摻量在10%-20%之間時對混凝土的強度影響較小，當摻量超出40%時，礦渣混凝土的強度逐漸低于基準混凝土的強度，但是仍在基準混凝土的強度范圍內。

2.3 鋼渣礦渣復合摻合料對混凝土力學性能影響

將鋼渣礦渣復合摻合料按照0%、10%、20%、30%、40%、50%的比例等量代替水泥制備混凝土，其中復合摻合料中鋼渣和礦渣分別按照0.4:0.6、0.6:0.4的比例進行配置，將制備完成的混凝土按照標準條件養(yǎng)護28d，養(yǎng)護完成后進行單軸軸心抗壓強度試驗，實驗結果見圖4。從圖中可以得到當鋼渣礦渣復合摻合料摻量較小時，其強度與基準混凝土強度較為接近，甚至優(yōu)于基準混凝土。當摻入量大于30%時，鋼渣礦渣混凝土抗壓強度明顯降低。

由圖中鋼渣：礦渣分別為0.4∶0.6和0.6∶0.4的復合摻合料混凝土抗壓強度曲線可得，復合摻合料中鋼渣與礦渣的不同比例對鋼渣礦渣混凝土的強度影響幾乎相同，區(qū)別較小，只在復合摻入料比例為10%和30%時有略微差別。由此可見，鋼渣與礦渣對混凝土的抗壓強度影響比較接近。

3 結 論

(1)鋼渣等量代替水泥的摻量在0%-20%之間時，能夠使混凝土的抗壓強度值有一定的提升。

(2)礦渣摻量在20%-40%之間時，礦渣混凝土的抗壓強度值要略高于基準混凝土的強度值，而其他摻量的礦渣混凝土強度與基準混凝土的強度較為接近。

(3)鋼渣與礦渣以不同比例配置的復合摻合料對混凝土抗壓強度的影響曲線差別不大，基本吻合。從強度的角度來看，鋼渣礦渣復合摻合料在合理范圍內的摻入量能夠一定程度上改善混凝土的性能。