粉煤灰對玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土力學(xué)性能的影響

曾 倩 孫金坤,2 李曉明 楊 鵬 譙 尋

（1.攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000；2.工業(yè)固態(tài)廢棄物土木工程綜合開發(fā)利用四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)項(xiàng)目，四川 攀枝花 617000）

隨著綠色建筑的不斷深入發(fā)展，綠色建材高新技術(shù)已逐漸成為綠色建筑的發(fā)展熱點(diǎn)，為此相應(yīng)部門相繼出臺發(fā)展綠色建材的行動方案和政策措施[1-4]。目前攀西由于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)固態(tài)廢棄物大量堆積問題日益嚴(yán)峻。高鈦重礦渣作為攀西地區(qū)冶煉釩鈦磁鐵礦而產(chǎn)生的疏松多孔的致密性工業(yè)廢渣，與普通碎石相比，其吸水率高、多孔高強(qiáng)且具有良好的體積穩(wěn)定性和早期抗裂性能[5-6]。粉煤灰也是一種由燃煤電廠產(chǎn)生的主要固體廢物，其具有良好的活性，細(xì)度比水泥細(xì)，可以填充骨料間的空隙，增加混凝土密實(shí)度，從而改善混凝土的強(qiáng)度。本文在文獻(xiàn)7的基礎(chǔ)上，以高鈦重礦渣為骨料，粉煤灰為摻合料，探究不同摻量（0、10%、20%和30%）粉煤灰對玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土力學(xué)性能的影響，為工業(yè)固態(tài)廢棄物資源化利用提供參考。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

粗、細(xì)骨料選用攀枝花市環(huán)業(yè)公司生產(chǎn)的高鈦重礦渣碎石和高鈦重礦渣砂；水泥選用攀枝花本地公司生產(chǎn)的P.O 42.5R普通硅酸鹽水泥；玄武巖纖維選用18mm短切玄武巖纖維；硅灰選用I級硅灰；粉煤灰選用II級粉煤灰；減水劑用陜西秦奮建材公司Q8081均衡型液體聚羧酸系高性能減水劑；水為攀枝花市自來水。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)，水膠比為0.32，砂率設(shè)計(jì)為35%，玄武巖纖維摻量為0.4%，硅灰摻量為5%，減水劑摻量為0.3%，基準(zhǔn)混凝土的具體配合比見表1，試驗(yàn)組混凝土具體配合比見表2。

表1 基準(zhǔn)混凝土配合比

表2 試驗(yàn)組混凝土配合比

1.3 試件制作

在攪拌機(jī)中加入高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂和一部分水?dāng)嚢?0s，再均勻加入玄武巖纖維，最后加入水泥、粉煤灰、硅灰和剩余兌入減水劑的設(shè)計(jì)用水?dāng)嚢?20s，攪拌后制作邊長為150mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，邊長為100mm的非標(biāo)準(zhǔn)試件和100mm×100mm×400mm的非標(biāo)準(zhǔn)試件，每組制作3個立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

待混凝土試件達(dá)到齡期后，從養(yǎng)護(hù)室取出，采用CSS-WAW1000電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)嚴(yán)格按照《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求進(jìn)行，具體試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 28d玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土強(qiáng)度

由表3可知，隨著粉煤灰摻量的增大，玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土強(qiáng)度呈先增后降趨勢，小摻量粉煤灰可提高混凝土強(qiáng)度，摻量為10%時達(dá)到最大，抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別達(dá)到62.7MPa、6.2MPa、9.8MPa，但摻量超過20%時，混凝土強(qiáng)度將減小。這可能是因?yàn)檫m量粉煤灰可硅灰、水泥形成良好的級配，使骨料間粘結(jié)更牢固，混凝土更密實(shí)，從而提高混凝土強(qiáng)度。但隨著粉煤灰摻量的增加，水泥含量相對減小，導(dǎo)致骨料間粘結(jié)力減小。粉煤灰中的未完全燃燒碳會吸收大量的水分，減少水泥的水化反應(yīng)，從而影響混凝土強(qiáng)度[7]。

3 結(jié)論

粉煤灰對玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土力學(xué)性能的影響程度并不大，混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律與普通混凝土基本一致。隨著粉煤灰摻量的增加，玄武巖纖維高強(qiáng)高鈦重礦渣混凝土強(qiáng)度呈先增大后減小變化趨勢，當(dāng)粉煤灰摻量為10%時，混凝土強(qiáng)度達(dá)到最大值。