石狀鋼渣對混凝土抗壓強度的影響分析

劉 攀

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

石狀鋼渣對混凝土抗壓強度的影響分析

劉 攀

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

本文使用石狀鋼渣等量代替混凝土中粗集料配制鋼渣混凝土，根據鋼渣混凝土的強度指標，圍繞著水膠比、鋼渣摻量等影響因素進行試驗研究。試驗結果表明：水膠比0.30、0.35、0.40的預吸水石狀鋼渣等量代替粗集料配制混凝土，齡期28d和60d的抗壓強度整體上隨著摻量的增大先增大后減小，呈現出良好的規(guī)律性。該水灰比下，石狀鋼渣的最優(yōu)摻量是30%。

混凝土；石狀鋼渣；抗壓強度

鋼渣是煉鋼廠在冶煉鋼鐵時，加入的白云石等冶煉熔劑和造渣材料在高溫下分離出來的互不熔解的雜質。據統(tǒng)計，2006年我國鋼渣的堆存量約為3億t［1］，占地約為2700萬m2，當年新產生的鋼渣約為5800萬t。在西方一些發(fā)達國家的鋼渣利用率都很高，如美國和日本等國家鋼渣的利用率幾乎達到了100%［2，3］，在歐洲的鋼渣利用率也達到了65%以上［4］。但是在我國鋼渣的利用率卻只有10%左右［5］，而且鋼渣還在以每年約2000萬t左右的速度增加［6］。這些不能被及時有效處理的鋼渣，在堆放時不但會占用大量土地資源，同時也對周圍環(huán)境造成了污染。截至到目前，我國已有大量專家學者對鋼渣在工程中的應用做了大量的試驗研究，并取得了大量的試驗成果［7-10］。

本試驗選用粒徑為5～25m m的鋼渣，按照一定比例等量代替粗骨料配制混凝土，以研究其對不同水灰比混凝土抗壓強度的影響。

1 原材料

水泥為42.5R型普通硅酸鹽水泥；石狀鋼渣是已除鐵的鋼渣原渣，經過人工篩選所得粒徑5～25m m部分，其壓碎指標δ=8.5%（Ⅰ類），表面具有蜂窩狀孔隙，飽和面干吸水率為4.08%；細集料選用烏拉泊水庫上游烏魯木齊河中的水洗砂，細度模數μ=2.8（Ⅱ區(qū)）中砂，含泥量為0.34%；粗集料采用烏拉泊水庫上游烏魯木齊河中的河卵石，粒徑5～25m m，級配連續(xù)，含泥量為0.21%，其壓碎指標δ=2.5%（Ⅰ類）；拌合用水為實驗室中自來水；減水劑是F D N高效減水劑。

2 試驗方案

試驗前對所使用石狀鋼渣進行預吸水，使其達到飽和面干狀態(tài)。試驗共采用0.30、0.35和0.40三種水膠比，在不同水膠比中，將飽和面干石狀鋼渣按照質量百分比分別等量代替混凝土中粗集料。該試驗以10%、20%、30%、45%等四個石狀鋼渣摻量進行試驗。預吸水石狀鋼渣混凝土抗壓強度試驗配合比見表1。

由表1可知，按表中配合比拌制的鋼渣混凝土坍落度均在180～200m m之間，并且拌合物具有良好的保水性和粘聚性，混凝土未出現嚴重泌水或者離析現象，因此判定新拌制混凝土合格。而后按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》G B/T 50081-2002進行抗壓強度試驗。

3 試驗結果與分析

預吸水石狀鋼渣混凝土抗壓強度試驗共12組，按照表1中配合比配制混凝土，試驗中所選石狀鋼渣為飽和面干狀態(tài)，并制作混凝土標準抗壓強度試件，在恒溫恒濕的環(huán)境中養(yǎng)護，分別測試齡期為1d、3d、7d、28d、60d的試件混凝土的抗壓強度，試驗結果見表2。

表1 預吸水石狀鋼渣混凝土抗壓強度試驗配合比

表2 預吸水石狀鋼渣混凝土強度試驗結果

由表2可知，在混凝土中石狀鋼渣摻量≤30%時，齡期28d、60d混凝土抗壓強度隨著石狀鋼渣摻量的增加而增大，且石狀鋼渣摻量為30%時混凝土抗壓強度最大；當石狀鋼渣的摻量＞30%時，鋼渣混凝土的抗壓強度隨著石狀鋼渣摻量的增加而下降。這主要是因為，該系列試驗的水灰比較大，本身水化反應所需的水分比較充足，而隨著石狀鋼渣摻量的增加，引入的飽和水也逐漸增多，這就超過了混凝土內養(yǎng)護理論的最大需水量［11］，故強度會有所降低，而且隨著石狀鋼渣摻量的增加，強度降低的更大［12］。因此，從混凝土抗壓強度角度看，在把石狀鋼渣作為混凝土拌合料時，石狀鋼渣的最優(yōu)摻量是30%。

4 結論

水膠比是影響鋼渣混凝土抗壓強度的主要因素，一般而言，鋼渣混凝土的強度隨著水膠比的增大而減小。水膠比0.30、0.35、0.40的預吸水石狀鋼渣等量代替粗集料配制混凝土，齡期28d和60d的抗壓強度整體上隨著摻量的增大先增大后減小，呈現出良好的規(guī)律性；從混凝土抗壓強度角度看，在把石狀鋼渣作為混凝土拌合料時，石狀鋼渣的最優(yōu)摻量是30%。

［1］張雷，王飛，陳霞.鋼鐵渣資源開發(fā)利用現狀和發(fā)展途徑初探［J］.中國廢鋼鐵，2006（01）：42-44.

［2］朱桂林，孫樹杉.2003年冶金能源環(huán)保生產技術會議論文集［C］.北京：中國金屬學會，2003：252-257.

［3］石青.美國鋼鐵渣工業(yè)的發(fā)展概況-鋼鐵渣綜合利用考察報告［J］.硅酸鹽建筑制品，1980（04）：31-35.

［4］MO T Z H，G E I SE L E R J.P r o duc t s o f s t e e l s l a ga n o ppo r t uni t yt os a v e na t ur a l r e s o ur c e s［J］.Wa s t eMa na g e m e nt，2001（03）：285-293.

［5］朱桂林.2002年中國國際鋼鐵大會論文集［C］.北京：中國鋼鐵工業(yè)協會，2002：189-197.

［6］楊波，史林.鋼渣混凝土研究現狀分析［J］.中國新技術新產品，2011（07）：11-12.

［7］劉攀，侍克斌，努爾開力·依孜特羅甫，等.鋼渣高性能混凝土抗壓強度及早期抗裂性能研究［J］.混凝土，2014（05）：48-52.

［8］孫家瑛.鋼渣微粉對混凝土抗壓強度和耐久性的影響［J］.建筑材料學報，2005（01）：63-66.

［9］唐祖全，錢覺時，工智，等.鋼渣混凝土的導電性研究［J］.混凝土，2006（06）：12-14.

［10］賈興文，錢覺時，唐祖全，等.鋼渣混凝土的壓敏性研究［J］.材料導報，2008（11）：122-124.

［11］O.M.J e ns e n，P.L ur a.T e c hni que s a nd m a t e r i a l s f o r i nt e r na l w at e rc ur i ngo fc o nc r e t e［J］.Ma t e r i a l sa nd St r uc t ur e s，2006，39（09）：817-825.

［12］J.P i e r a r d，V.P o l l e t，N.C a ube r g.Mi t i g a t i nga ut o g e no uss hr i nka g ei n hpcbyi nt e r na l c ur i ngus i ngs upe r-a bs o r be nt po l y m e r s［A］. P r o c e e di ngo f t heI nt e r na t i o na l R I L F M C o nf e r e nc eo n V o l um ec ha ng e s o fH a r de ni ngC o nc r e t e：T e s t i nga nd Mi t i g a t i o n［C］，D e nm a r k，2006（08）：97-106.

表5 虧缺灌溉方案綜合評價值及排序

4.4 評價結果分析

由表5可知，SN N處理為番茄最優(yōu)虧缺灌溉方式，N N M處理為最劣虧缺灌溉方式。根據表3數據可知，SN N處理的所有評價指標均處于最優(yōu)或較優(yōu)狀態(tài)，表明該灌溉方式下的番茄具有良好的產量、水分利用及經濟效益優(yōu)勢。因此，綜合評價SN N處理為最優(yōu)虧缺灌溉方案這是合理可信的。

5 結語

本文構建了基于熵值模型的膜下溝灌溫室番茄虧缺灌溉綜合評價模型，主要結論如下：

1）番茄前期產量、后期產量、二類果產量與灌溉水分利用效率這4項指標對虧缺灌溉模式評價的影響最大。

2）綜合考慮水分虧缺對溫室番茄產量和效益的影響，SN N處理為最優(yōu)虧缺灌溉制度，即在膜下溝灌灌溉方式下，番茄苗期較正常灌水量減少2/3灌水量，開花和果實膨大期、果實成熟與采收期保持正常灌水量是較優(yōu)的灌溉模式。

3）在溫室番茄栽培中，合理調虧灌溉能提高番茄水分利用效率，實現節(jié)水、高效用水目的，這對西北干旱缺水地區(qū)番茄種植具有重要意義。下一步應當重點研究虧缺灌溉對番茄品質的影響以及水分調控與品質的相應機理，探尋番茄節(jié)水、高產與優(yōu)質的灌溉制度與模式。

參考文獻

［1］劉明池，陳殿奎.虧缺灌溉對櫻桃番茄產量和品質的影響［J］.中國蔬菜，2002（06）：4-6.

［2］陳秀香，馬富裕.土壤水分含量對加工番茄產量和品質影響的研究［J］.節(jié)水灌溉，2006（04）：1-4.

［3］王峰，杜太生.虧缺灌溉對溫室番茄產量與水分利用效率的影響［J］.農業(yè)工程學報，2010，26（09）：46-52.

［4］邵明星.風沙土微灌灌溉方式和水量對玉米生長的影響［J］.水利技術監(jiān)督，2014（02）：79-82.

［5］齊肖華.棉花膜下滴灌與常規(guī)灌溉效益比較［J］.水利規(guī)劃與設計，2014（07）：65-67.

［6］張軍明.寧南山區(qū)馬鈴薯灌溉技術研究［J］.水利技術監(jiān)督，2014（06）：53-56.

［7］韓萬海.地下水限額控采條件下民勤紅崖山灌區(qū)灌溉模式轉型研究［J］.水利規(guī)劃與設計，2010（05）：8-10.

T U 528.01

：A

：1672-2469（2015）09-0086-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.09.027

劉 攀（1987年—），男，助理工程師。