單摻砂狀鋼渣混凝土的抗壓強度試驗研究

劉 攀

(新疆水利水電勘測設計研究院,烏魯木齊 830000)

單摻砂狀鋼渣混凝土的抗壓強度試驗研究

劉 攀

(新疆水利水電勘測設計研究院,烏魯木齊 830000)

使用砂狀鋼渣等量代替混凝土中細集料配制鋼渣混凝土，針對鋼渣混凝土的強度指標，圍繞水膠比、鋼渣摻量等影響因素進行試驗研究。試驗結(jié)果表明：砂狀鋼渣在混凝土中的最優(yōu)摻量是30%，并且在水膠比一定時，相應最優(yōu)摻量鋼渣混凝土28 d以上齡期強度均接近或超過普通混凝土。

混凝土；砂狀鋼渣；抗壓強度；細骨料

鋼渣是鋼鐵廠在冶煉鋼鐵時產(chǎn)生的廢渣，它主要是由鈣、硅、鐵、鎂和少量的錳、鋁等元素的氧化物組成，其內(nèi)部還含有少量的游離態(tài)氧化鈣及金屬鐵等。據(jù)調(diào)查顯示，在美、日等國家，有相當一部分鋼渣被用作冶金的回爐燒結(jié)料[1]，其余的被用在土木工程和道路工程中。當然還有些被用在農(nóng)業(yè)當中，作為一種肥料來改善土壤的性質(zhì)[2]。鋼渣本身具有很高的抗壓強度和很好的耐久性，這就使得其可以作為混凝土的摻和料[3-4]。

本試驗選擇粒徑范圍小于5 mm部分的砂狀鋼渣，按照一定比例代替細集料配制混凝土，研究其對混凝土抗壓強度的影響。

1 原材料

水泥為新疆天山水泥廠生產(chǎn)的42.5R型普通硅酸鹽水泥；砂狀鋼渣是產(chǎn)自新疆八一鋼鐵廠已除鐵的鋼渣原渣，經(jīng)過人工篩選所得粒徑小于5 mm部分，并按照細集料的級配，配制細度模數(shù)μ=2.8的砂狀鋼渣，表面分布蜂窩狀孔隙，其飽和面干吸水率為7.14%；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(shù)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，級配連續(xù)，含泥量為0.21%，其壓碎指標δ=2.5%(Ⅰ類)；拌和用水為實驗室中自來水；減水劑是新疆格輝科技有限公司生產(chǎn)的FDN高效減水劑。

2 試驗設計

2.1 試驗方法

試驗中，測定拌和物的坍落度后，將拌和物置于150 mm×150 mm×150 mm試模內(nèi)振動成型，3個試件為1組，在恒溫恒濕的環(huán)境下(溫度為25 ℃、濕度為96%)養(yǎng)護24 h后脫模，然后置入恒溫恒濕條件下養(yǎng)護1、3、7、28、60 d齡期，達到齡期后進行抗壓強度試驗。其中，抗壓強度試驗參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行試驗。

2.2 試驗方案

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

表1 單摻砂狀鋼渣混凝土抗壓強度試驗配合比表

由表1可知，配合比拌制的鋼渣混凝土坍落度均在180～200 mm之間，并且拌和物具有良好的保水性和粘聚性，混凝土未出現(xiàn)嚴重泌水或者離析現(xiàn)象，因此判定新拌制混凝土合格。

3 試驗結(jié)果與分析

單摻砂狀鋼渣混凝土抗壓強度試驗共12組，按表1中配合比配制混凝土，試驗中所選砂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，在恒溫恒濕環(huán)境中養(yǎng)護，分別測試齡期為1、3、7、28、60 d的試件混凝土抗壓強度，試驗結(jié)果見表2。

由表2可以看出，不同水膠比的預吸水砂狀鋼渣混凝土，各齡期抗壓強度整體上隨著摻量的增大先增大而后減小，呈現(xiàn)出良好的規(guī)律性；混凝土中砂狀鋼渣摻量為30%時，28 d 抗壓強度最大，且高于對照組混凝土的強度。其中，在混凝土中砂狀鋼渣摻量≤30%時，齡期28、60 d混凝土抗壓強度隨著砂狀鋼渣摻量的增加而增大，且砂狀鋼渣摻量為30%時混凝土抗壓強度最大；當砂狀鋼渣的摻量>30%時，鋼渣混凝土的抗壓強度隨著砂狀鋼渣摻量的增加而下降。因此，從混凝土抗壓強度角度看，在把砂狀鋼渣作為混凝土拌和料時，砂狀鋼渣的最優(yōu)摻量是30%。砂狀鋼渣在本試驗摻量范圍內(nèi)，混凝土1～28 d抗壓強度增長速度較快，而28 d之后的抗壓強度增長速度較慢。

表2 預吸水砂狀鋼渣混凝土強度試驗結(jié)果表

由分析可知，砂狀鋼渣摻量對不同水灰比的混凝土抗壓強度影響呈現(xiàn)出相似的規(guī)律性，預吸水砂狀鋼渣在一定程度上對混凝土的抗壓強度有增強作用。因此，單從抗壓強度角度看，把砂狀鋼渣作為混凝土的拌和料時，砂狀鋼渣的最優(yōu)摻量是30%。砂狀鋼渣在生產(chǎn)中應用時，應特別注意砂狀鋼渣摻量對混凝土強度的影響，其摻量應控制在合理范圍內(nèi)。

4 結(jié) 語

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。不同水膠比的預吸水砂狀鋼渣等量代替細集料配制混凝土，各齡期抗壓強度整體上隨著摻量的增大先增大而后減小，呈現(xiàn)出良好的規(guī)律性；混凝土中砂狀鋼渣摻量為30%時，28 d抗壓強度最大，且高于對照組混凝土的強度，30%為砂狀鋼渣的最優(yōu)摻量。

[1] 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,(4)：31-35.

[2] The Slag Sector in the Steel Industry[C]//The Japan Iron and Steel Federation Nippon Slag Association Tokyo.University of Tokyo,2006：1-32.

[3] 呂林女,何永佳,丁慶軍.利用磨細鋼渣礦粉配制C60高性能混凝土的研究[J].混凝土,2004,(6)：51-53.

[4] 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,(5)：57-59.

Study on Tests of Compressive Strength of Concrete Mixed with Steel Slag in Sand Shape

LIU Pan

(Xinjiang Water Resources and Hydropower Investigation Design and Research Institute, Urumqi 830000, China)

The steel slag in sand shape replaces the fine aggregate in equivalent quantity to mix the steel slag concrete. Aiming at the strength of the slag concrete, tests are performed based on the impact factors such as water-cementitious ratio, quantity of steel slag mixed, etc. The tests present that the optimum quantity of steel slag mixed in concrete is 30%. Furthermore, the strength (above 28 d) of the concrete with corresponding optimum quantity of the steel slag mixed, while the water-cementitious ratio is fixed, is close to or higher than that of the ordinary concrete.

concrete; steel slag in sand shape; compressive strength; fine aggregate

1006—2610(2015)02—0082—02

2014-10-20

劉攀(1987- )，男，安徽省太和縣人，碩士研究生，主要從事水利水電工程設計工作.

TV431.6

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.021