不同摻量礦渣粉對混凝土抗壓性能的影響

梁凱圣 龔愛民

(云南農業大學水利學院，云南 昆明 650201)

不同摻量礦渣粉對混凝土抗壓性能的影響

梁凱圣 龔愛民

(云南農業大學水利學院，云南 昆明 650201)

針對礦渣粉摻入對混凝土抗壓性能產生的影響，將不同摻量的礦渣粉按相應比例替換水泥，制作四組礦渣粉混凝土試件，并利用壓力試驗機測出不同摻量下混凝土的抗壓強度，得出礦渣粉不同摻量下混凝土抗壓強度試驗規律，最后比較試驗結果。試驗結果表明：隨礦渣粉摻量增加，混凝土抗壓強度呈現先減后增再減的趨勢，隨齡期增加抗壓強度也不斷增強，當摻量為10%時達到最優摻量。

礦渣粉混凝土，抗壓性能，數據分析

隨著我國工業不斷發展，廢料排放日益嚴重，對生態環境造成了嚴重的破壞。礦渣作為一種常見的工業廢料，如果能實現二次利用，不僅可以大量減少工業固體廢渣，節能環保，還能降低混凝土的成本，提高企業經濟效益。用作混凝土礦物摻合料的礦渣，需要經過水淬、特殊粉末工藝加工等，才能充分發揮其潛在活性，提高混凝土的工作性能[1]。對于用作礦物摻合料的磨細礦渣，國內研究較多，包括其對混凝土強度的影響[2]、對鋼筋銹蝕的影響[3]、作為復合礦物摻合料的組分時對混凝土力學性能的影響[4]等。雖然礦渣粉混凝土早期抗壓強度比基準混凝土低，且當礦渣粉為小摻量時，隨摻量增加，抗壓強度先減后增再減，具有線性關系。但隨著齡期增長，礦渣粉混凝土抗壓強度增長更快，超過基準混凝土。同時，礦渣粉混凝土28 d抗滲性和抗氯離子滲透性優于基準混凝土，其摻量越大，作用越明顯[5]。本文主要研究礦渣粉作為膠凝材料使用時對混凝土抗壓強度的影響差異。

1 試驗原材料

1.1 水泥

本次試驗選擇P.O42.5級水泥,該水泥的比表面積不小于300 m2/kg；初凝時間不小于45 min，終凝時間不大于10 h；3 d的抗壓強度不小于22 MPa，28 d的抗壓強度不小于42.5 MPa；且各部分質量分數分別為：三氧化硫不大于3.5%，氧化鎂不大于5.0%，燒失量不大于5.0%，氯離子不大于0.06%。水泥標準按GB 175—2007檢測，各項水泥指標均滿足要求。

1.2 骨料

骨料包括粗骨料與細骨料，粗骨料是碎石，粒徑小于40 mm，級配良好；細骨料是中粗級人工砂，細度模數為3.08。

1.3 礦渣粉微粉

試驗選擇的礦渣粉由河南鄭州生產，該礦渣粉的堆積密度為812 kg/m3，最大粒徑達25 mm，大于10 mm顆粒質量分數小于2%。結果表明，該礦渣粉滿足GB/T 203—2008各項性能要求。礦渣粉比表面積為420 m2/kg。其化學成分如表1所示。

表1 礦渣粉成分表 %

1.4 減水劑

本次試驗選用聚羧酸系高效減水劑，減水率可達到20%，該減水劑滿足規定稠度要求，效果顯著。

2 試驗概況

2.1 試驗方案

本試驗試件以設計強度為40 MPa混凝土配合比為基礎，配合比如表2所示，以礦渣粉替換水泥，制得四組礦渣粉混凝土試件，礦渣粉含量依次為0%,5%,10%,15%，試件尺寸是150 mm×150 mm×150 mm。并在其中加入減水劑，保證其和易性，添加比例依次是 0%,0.1%,0.4%,0.5%，澆筑成型后24 h脫模，在標準養護條件下分別養護7 d,14 d,28 d，將制備的試件進行抗壓試驗，從抗壓強度指標比較確定礦渣粉加入與否抗壓強度的變化及最優摻量。

表2 混凝土配合比表

2.2 試驗設備及其方法

本次試驗采用標準立方體試件，邊長為150 mm，從養護室取出試件后，立即擦拭干凈，檢查外觀，將其置于試驗機下壓板的中心位置。后開動試驗機，以0.05 MPa/s～0.08 MPa/s速度勻速加載，待試件破壞后，記錄破壞荷載。

3 試驗結果及分析

本次試驗主要研究礦渣粉混凝土不同齡期7 d,14 d,28 d與不同礦渣粉摻量0%,5%,10%,15%的抗壓強度，試驗分析成果統計表如表3所示。

表3 礦渣粉混凝土抗壓強度試驗成果表

試驗結果分析：

1)不同礦渣粉摻量對混凝土抗壓強度的影響結合表3進行說明，相同齡期條件下，隨礦渣粉摻量不斷增加，混凝土抗壓強度出現先降低后增加再降低的變化規律。除5%摻量外，10%,15%的摻量在不同齡期的抗壓強度均略高于基準混凝土；當礦渣粉摻量相同時，隨齡期不斷增長，其抗壓強度不斷增加。其中，同一齡期條件下，5%,10%,15%礦渣粉摻量相比基準混凝土，強度增長率與降低率在0.4%～10%之間。從表3中還可得到，相同齡期條件下，礦渣粉摻量為10%時，混凝土抗壓強度達到最大，可初步確定小摻量礦渣粉混凝土理想摻量為10%。2)不同齡期對混凝土抗壓強度的影響。同一礦渣粉摻量條件下，隨齡期不斷增加，混凝土抗壓強度不斷提高，同時可發現，同一摻量條件下，養護齡期在7 d～14 d時，抗壓強度增長幅度最快，后期的增長幅度不斷降低。其中，礦渣粉摻量為10%的混凝土抗壓強度在7 d～14 d增長速度最快；其次，相同齡期條件下，隨礦渣粉摻量不斷增加，其混凝土抗壓強度出現先下降后增加再下降變化規律。除5%摻量外，10%，15%摻量抗壓強度均高于基準混凝土。

4 結語

1)摻入礦渣粉的混凝土與未摻入礦渣粉的混凝土在壓裂破壞時，破壞形態無明顯差異，均出現明顯的脆性破壞。2)隨著礦渣摻量的增加，使得混凝土的抗壓強度先減后增再減，但10%,15%摻量均高于未加入礦渣的普通混凝土，而5%摻量與普通混凝土強度相當。3)結合前面分析可得知，同一齡期下，礦渣粉摻量為10%，混凝土抗壓強度最大，實現最優摻量。從而可初步確定，小摻量礦渣粉最優摻量是10%，并且隨著齡期不斷增加，抗壓強度不斷增大。

[1] 姚 武.磨細礦渣粉摻合料對高強混凝土流變及力學性能的影響[J].新型建筑材料，2000(1)：32-34.

[2] 李寰宇．礦物摻合料對混凝土強度影響的試驗研究[J].山西建筑，2008,34(35)：175-176.

[3] 史美倫，張 雄，吳科如.微粒礦渣粉摻合料對混凝土中鋼筋銹蝕影響的電化學研究[J]．硅酸鹽學報，1998(6)：2-7.

[4] 李懿卿，牛荻濤，宋 華．復合礦物摻合料混凝土力學性能的試驗研究[J]．混凝土，2009(3)：47-49．

[5] 李嘉琳.礦渣混凝土的力學性能和耐久性試驗研究[J].廣東水利水電,2014(5):67-70.

Influence of the slag power different dosage quantity on the compressive properties of concrete

Liang Kaisheng Gong Aimin

(YunnanAgriculturalUniversity，CollegeofWaterConservancy，Kunming650201,China)

In order to study the slag added to the impact of compressive strength of concrete performance, with various dosage of slag to replacecement in a certain proportion, making four groups of slag concrete specimens, and by using pressure testing machine to measure various dosage corresponding concrete compressive strength, it is concluded that after adding slag concrete compressive strength test rule, finally compare test results. Experimental results show that with the increasing dosage of slag, a small quantity of slag silicate concrete compressive strength showed reduced after increased first, then decrease the change rule, and page along with the age increasing compressive strength increasing, when the dosage of 10% optimal dosage.

slag concrete, the compressive performance, the data analysis

1009-6825(2017)21-0095-02

2017-05-26

梁凱圣(1991- )，男，在讀碩士； 龔愛民(1962- ),男，博士，教授

TU502

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