復(fù)合礦渣微粉試驗研究

韓琦珂，孫曉林，張凱斌

(1.洛陽市金鑒工程質(zhì)量檢測中心有限公司，河南 洛陽 471000；2.洛陽金隅城集團(tuán)有限公司，河南 洛陽 471000)

0 前 言

混凝土摻合料的種類較多，其特性也存在差異，在改善混凝土的性能方面所起的作用也有所不同，目前我國工程應(yīng)用較多的混凝土摻合料有礦渣微粉、粉煤灰、石灰石粉等。將不同類型的摻合料進(jìn)行有目的的復(fù)合，對摻合料在混凝土中合理有效的利用，改善混凝土性能具有現(xiàn)實意義。

本文以礦渣微粉為主要原料，摻加不同比例的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉以及廢棄混凝土中回收粗細(xì)骨料后的硬化水泥砂漿粉等不同活性的材料進(jìn)行復(fù)合，采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)標(biāo)準(zhǔn)檢測復(fù)合礦渣微粉活性指數(shù)、流動度比等主要技術(shù)指標(biāo)，試驗研究復(fù)合后的復(fù)合礦渣微粉的技術(shù)性能，將復(fù)合礦渣微粉與礦渣微粉用于混凝土摻合料進(jìn)行比較。

1 試驗材料

1.1 礦渣微粉、鋼渣微粉

來自洛陽附近某生產(chǎn)企業(yè)，分別采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)和《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》(GB/T 20491—2006)的標(biāo)準(zhǔn)檢測，主要技術(shù)指標(biāo)見表1，礦渣微粉為S95級，鋼渣微粉試驗小生產(chǎn)。

表1 礦渣、鋼渣微粉性能指標(biāo)

1.2 粉煤灰

來自洛陽某電廠的風(fēng)選Ⅰ級灰，采用《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 粉煤灰性能指標(biāo)

1.3 石灰石粉

來自洛陽某生產(chǎn)企業(yè)，用于電廠煙氣脫硫，石灰石粉主要技術(shù)指標(biāo)：CaCO3含量95%，45μm篩余小于8%，比表面積520 m2/kg，密度2.69 g/cm3。

1.4 硬化水泥砂漿粉

來自廢棄混凝土分離產(chǎn)物，從廢棄混凝土中有效分離出粗細(xì)骨料后，得到的混合粉料—硬化水泥漿體粉，粒度小于0.15 mm。主要產(chǎn)物為石英(SiO2)、C-S-H、CaCO3等，主要化學(xué)成分：SiO2約占50%，其次為CaO(如果質(zhì)粗骨料為石灰石則CaO較高)。試樣粉磨20 min，采用《用于水泥和混凝土中鋼渣粉》(GB/T 20491—2006)標(biāo)準(zhǔn)，用30%的硬化水泥漿體混合料粉替代硅酸鹽水泥，檢測試樣7 d、28 d齡期活性指數(shù)和流動度比等性能指標(biāo)，主要化學(xué)成分及技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

表3 硬化水泥漿體粉性能指標(biāo)

1.5 水 泥

我國某企業(yè)生產(chǎn)的基準(zhǔn)水泥，P·O42.5水泥，主要技術(shù)指標(biāo)見表4。

表4 基準(zhǔn)水泥性能指標(biāo)

2 試驗配比與結(jié)果

2.1 試驗配合比

試驗中，采用分別摻加10%、20%的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣粉以及廢棄混凝土砂漿粉等分別替代礦渣微粉，得到需要的復(fù)合礦渣微粉，復(fù)合礦渣微粉具體配合比見表5。

表5 復(fù)合礦渣微粉配合比 %

2.2 試驗結(jié)果

采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)標(biāo)準(zhǔn)，試驗檢測復(fù)合礦渣微粉的活性指數(shù)、流動度比、比表面積等主要技術(shù)性能，并與純礦渣微粉進(jìn)行分析比較，主要性能技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表6。

表6 復(fù)合礦渣微粉主要性能技術(shù)指標(biāo)

3 試驗結(jié)果分析

1)從表6可以看出，序號1～8配合比的復(fù)合礦渣微粉活性指數(shù)較好，只有序號8配合比的活性指數(shù)(28 d)達(dá)不到S95技術(shù)要求，其他均達(dá)到S95技術(shù)要求，其中序號1、2(摻加10%)的配合比活性指數(shù)超過純礦渣微粉(序號0)；流動度比技術(shù)指標(biāo)只有序號3、7(摻加鋼渣微粉)的低于純礦渣微粉(序號0)，其他配合比均超過。試驗用純礦渣微粉質(zhì)量較好，活性指數(shù)高，7 d接近S105，28 d達(dá)到S105技術(shù)要求，對復(fù)合礦渣粉活性有提升作用，如果純礦渣微粉活性指數(shù)低一些，可能序號5～7(摻加20%)配合比的活性指數(shù)會降低，從而達(dá)不到S95技術(shù)要求。

2)從表6可以看出，不同復(fù)合材料的復(fù)合礦渣微粉，技術(shù)性能指標(biāo)不同，這是由于材料的性能差異結(jié)果。

摻加10%粉煤灰復(fù)合(序號1)時，7 d、28 d活性指數(shù)均提高，流動度比更好，說明其復(fù)合效應(yīng)較好；但摻量增加至20%(序號5)時，7 d、28 d活性指數(shù)降低，但流動度比增加，這與粉煤灰活性及細(xì)度有關(guān)，說明復(fù)合時摻量不能偏高。

摻加10%石灰石粉復(fù)合(序號2)時，7 d、28 d活性指數(shù)均提高，7 d活性指數(shù)略高于摻粉煤灰，這是因為石灰石粉微細(xì)顆粒可作為晶核促進(jìn)C3S、C3A等熟料礦物的水化，從而提高水泥的早期強(qiáng)度，但摻量增加至20%(序號6)時，活性指數(shù)降低，同時燒失量也會增加。在流動度比方面，石灰石微粉具有減水作用，可改善復(fù)合粉的流動度比。

摻加10%鋼渣微粉復(fù)合(序號3)時，7 d活性指數(shù)略低于純礦渣微粉，但28 d活性指數(shù)均提高，說明其復(fù)合后期效應(yīng)較好，流動度比較純礦渣微粉略降低；摻量增加至20%(序號7)時，7 d、28 d活性指數(shù)和流動度比均降低，說明復(fù)合時摻量不能偏高。

摻加廢棄混凝土砂漿粉復(fù)合(序號4、8)，齡期活性指數(shù)均降低，流動度比較純礦渣微粉提高。這與該材料性質(zhì)有關(guān)，它屬于非活性摻合料，主要起微集料作用，活性與粉磨細(xì)度有關(guān)，齡期活性低且增加率小，由于石英(SiO2)含量較高，所以具有減水作用，復(fù)合時摻量不宜超過10%。

4 應(yīng)用混凝土試驗結(jié)果

將表4序號0～4復(fù)合礦渣微粉(摻加10%其他材料進(jìn)行復(fù)合)用于預(yù)拌混凝土摻合料，混凝土強(qiáng)度等級C40，立方混凝土重量配合比：膠凝材料∶石子∶砂∶水∶減水劑=430∶1 070∶725∶175∶8.3，摻加量占原設(shè)計水泥量30%。試驗檢測混凝土施工性能(表觀、坍落度、擴(kuò)展度等)和7 d、28 d齡期抗壓強(qiáng)度等見表7。

表7 試樣施工性能(坍落度、擴(kuò)展度及表觀性能)及強(qiáng)度

從表7可以看出，復(fù)合礦渣摻合料配制的混凝土性能良好，齡期強(qiáng)度與復(fù)合后活性存在關(guān)聯(lián)性。

5 結(jié) 論

在S95礦渣微粉中摻加10%的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉以及硬化水泥砂漿粉等不同活性的材料進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合的礦渣微粉可以達(dá)到S95技術(shù)要求，流動度比優(yōu)于純礦渣微粉，配制的混凝土性能良好。摻加20%時，如果原礦渣微粉活性指數(shù)較高，與粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉復(fù)合的礦渣微粉可以達(dá)到S95技術(shù)要求，而活性較低的硬化水泥砂漿粉則不能滿足活性指數(shù)的技術(shù)要求。

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