礦渣微粉粉煤灰雙摻混凝土基本力學性能研究

仝佩鑫

(華北水利水電學院，河南鄭州 450000)

礦渣微粉是煉鐵過程中排放的一種工業廢渣，如果不給予妥善處理不僅占用大量土地資源，同時還會給環境帶來不同程度的破壞;粉煤灰是火力發電廠排放的一種廢渣，不僅污染大氣和地下水源，同時給環境造成很大壓力[1]，因此提高礦渣微粉和粉煤灰的利用率具有很強的意義，礦渣微粉和粉煤灰都具有一定程度的活性，在混凝土中摻入不同含量的礦渣微粉和粉煤灰不但可以節約水泥，而且可以在某些方面改善混凝土的性能[2]。本實驗通過對不同水膠比，不同的礦渣微粉和粉煤灰摻量的混凝土基本力學性能試驗研究，分析混凝土中二者的適宜摻量，為雙摻混凝土的研究提供了依據。

1 試驗概況

1.1 試驗材料

試驗采用42.5級普通硅酸鹽水泥，其物理力學性能見表1;采用粒徑為5 mm～25 mm連續級配碎石;砂子為中砂，細度模數為2.9，含泥量為3.8%;S95級礦渣微粉，其物理性能見表2;粉煤灰采用鄭州熱電廠的Ⅱ級粉煤灰，其物理性能見表3;自來水;外加劑為河南省建材院生產的JKH-1型高效減水劑，減水率為18%～26%，適宜摻量為 0.5%～1.2% 。

表1 水泥物理力學性能

1.2 試驗方案

本試驗按照普通混凝土力學性能試驗方法標準[3]和水工混凝土試驗規程[4]測定，抗壓強度試驗采用邊長為100 mm的立方體試塊，每組3個;劈裂抗拉強度試驗采用150 mm立方體標準試塊，每組3個;靜力抗壓彈性模量試驗采用150 mm×150 mm×300 mm棱柱體試塊，每組6個。以上試塊均在養護室按標準試驗條件進行養護。

表2 礦渣微粉物理性能

表3 粉煤灰主要物理性能 %

本次試驗水膠比分別為0.50，0.32，采用等量替代法來研究礦渣微粉摻量對混凝土力學性能的影響，其中每組礦渣微粉和粉煤灰的摻量均相同，二者摻量之和變化為0%，15%，30%，45%。混凝土配合比見表4。

2 試驗結果及分析

2.1 混凝土立方體抗壓強度

混凝土抗壓強度隨著二者摻量之和的變化情況如圖1所示。7 d齡期時，摻有礦渣微粉和粉煤灰的混凝土抗壓強度均比不摻礦渣微粉和粉煤灰的基準混凝土低，且摻量越大，抗壓強度越低，60 d齡期時，摻量為15%的雙摻混凝土強度發展較快，且超過了基準混凝土，摻量為30%的雙摻混凝土抗壓強度也已接近或超過基準混凝土，90 d齡期時摻量為30%的雙摻混凝土抗壓強度明顯超過其他摻量的混凝土強度。通過上述分析可知，二者取代部分水泥以后，早期強度是越來越低的，但隨著齡期的增長，各摻量的雙摻混凝土強度均有不同程度的增加，且摻量為30%左右的雙摻混凝土強度明顯增加。

表4 混凝土試驗配合比

2.2 劈裂抗拉強度

混凝土的劈裂抗拉強度隨雙摻摻量的變化情況如圖2所示，兩個系列中混凝土劈裂抗拉強度整體呈現出先增大后減小的趨勢，7 d和28 d齡期時，各摻量的劈裂抗拉強度均低于基準混凝土強度，60 d和90 d時，摻量為30%的雙摻混凝土劈裂抗拉強度明顯高于基準混凝土強度，適宜摻量可達到30%。

圖1 礦渣微粉和粉煤灰摻量對混凝土抗壓強度的影響

2.3 靜力抗壓彈性模量

28 d齡期混凝土靜力抗壓彈性模量隨礦渣微粉摻量的變化情況如圖3所示，該強度曲線是一個明顯的凸曲線，且最佳摻量在15%左右。

3 結語

1)雙摻混凝土的早期抗壓強度隨著二者摻量之和的增加而下降，后期抗壓強度增長較快，且后期摻量為30%的雙摻混凝土強度增加明顯;

2)雙摻混凝土劈裂抗拉強度早期增長不明顯，后期增長較快，且適宜摻量最高可達到30%左右;靜力抗壓彈性模量中適宜摻量為15%左右;

圖2 礦渣微粉和粉煤灰摻量對混凝土劈裂抗拉強度的影響

圖3 礦渣微粉摻量對混凝土靜力抗壓彈性模量的影響

3)雙摻混凝土各摻量前期強度增長不明顯，后期強度增長較快，適用于長齡期的強度設計，能夠很好的應用于水工混凝土的設計中。

[1] 劉關宇.粉煤灰綜合利用現狀及前景[J].科技情報開發與經濟，2010(8):26-27.

[2] 楊華全，李文偉.水工混凝土研究與應用[M].北京:中國水利水電出版社，2005.

[3] GB/T 50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

[4] SL 352-2006，水工混凝土試驗規程[S].