钢渣粉、粉煤灰及矿粉单掺或复掺对混凝土耐久性的影响研究.pdf
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1、11试验与研究江西建材2023年5 月钢渣粉、粉煤灰及矿粉单掺或复掺对混凝土耐久性的影响研究曾庆玲江西省建材产品质量监督检验站有限公司,江西南昌330001摘要:文中分别采用单掺钢渣粉、粉煤灰和矿粉,以及两两复掺配制混凝土,对混凝土的耐久性能进行试验研究,分析了钢渣粉、矿渣粉及粉煤灰复掺叠加效应。通过系列试验发现,单掺钢渣混凝土的耐久性较差,与矿渣粉和粉煤灰复合后,混凝土的耐久性显著提高。关键词:钢渣;粉煤灰;矿粉;耐久性中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:10 0 6-2 8 9 0(2 0 2 3)0 5-0 0 11-0 3A Study on the Influence of
2、 Single or Multiple Admixtures of Steel SlagPowder,Fly Ash,and Mineral Powder on the Durability of ConcreteZeng QinglingJiangxi Building Materials Product Quality Supervision and Inspection Station Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:In this paper,concrete is prepared by single-mixing steel slag
3、 powder,fly ash and slag powder,and two-by-two compounding.Through the research on the durability of concrete,the superposition effect of steel slag powder,slag powder and fly ash is analyzed.Aseries of tests have found that the durability of concrete mixed with steel slag is poor.When it is combine
4、d with slag powder and fly ash,thedurability of concrete is significantly improved.Key words:Steel slag;Fly ash slag;Concrete;Durability0引言矿物掺合料往往用来改善混凝土性能,掺人的矿物掺合料与水泥熟料中的水化产物发生二次水化反应,生成的C-S-H凝胶及其他水化产物,能填充混凝土结构的内部孔隙,改善混凝土的界面过渡区 1,提高混凝土的力学强度和耐久性能。除了矿物掺合料的活性效应和微集料效应 2 的影响,其形态效应产生的减水作用,同等强度下,降低了混凝土用水量,
5、也可提高混凝土的耐久性。而混凝土耐久性好坏直接关系到混凝土结构的使用寿命。混凝土耐久性取决于硬化后混凝土的体积稳定性。体积稳定性好,无裂缝发生,能较好地抵抗腐蚀性介质的侵人。同时,耐久性还取决于硬化水泥浆体中毛细管的空隙率,以及混凝土水化产物的组分和分布等。钢渣是钢厂冶炼过程中的副产物,其排放量约为钢产量的10%15%3 。近年来,我国钢渣的综合利用率仅为10%4,主要以基础填料为主,不仅占用土地,还污染环境。大量研究发现,钢渣的化学组成与硅酸盐水泥熟料很相似 5-6 1,具有潜在的胶凝活性,将钢渣作为矿物掺合料应用在混凝土中,是提高钢渣利用率的重要途径之一。由于钢渣粉的活性较低、稳定性差7,
6、单掺情况下,混凝土存在早期强度下降明显、体积收缩率作者简介:曾庆玲(19 9 0-),女,江西南昌人,硕士,工程师,主要研究方向为混凝土。大、工作性能差等缺陷。若将其与矿渣粉、粉煤灰复掺,复合材料理论 8 和双掺复合叠加效应 9 表明,将不同的矿物掺合料以合适的比例掺人混凝土,可调节混凝土需水量,减少收缩,提高耐久性能。基于上述原因,本文对比研究了单掺钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰以及两种复掺对混凝土耐久性的影响,分析比较了钢渣、矿渣、粉煤灰之间的复合叠加作用。原材料及试验方法1.1原材料水泥为普通硅酸盐水泥P042.5;粗集料为石灰岩碎石,采用5 10 mm和10 3 1.5 mm二级配碎石;细骨料
7、为天然河砂,细度模数为2.8;钢渣粉采用江西新余钢铁厂分选后陈化一年的钢渣,将其粉磨至比表面积为45 0 m/kg,表观密度为3.2 6 g/cm;采用新余钢铁厂冶炼生铁时排放的粒化高炉矿渣,比表面积为42 0 m/kg;采用贵溪发电厂二级磨细粉煤灰,比表面积为3 8 0 m/kg;采用聚羧酸高效减水剂。1.2试验方法水胶比为0.45、胶凝材料用量为3 6 0 kg/m、矿物掺合料掺量为2 5%,分别采用单掺和双掺方式,双掺比例为1:1,配制C30混凝土,外加剂掺量为1.2%。试验配合比见表1。12试验与研究2023年5 月江西建材表1混凝土试验配合比kg/m编号水泥钢渣粉矿粉粉煤灰水砂石子外
8、加剂C36000016277210074.8CG270900016277210074.8CK270090016277210074.8CF270009016277210074.8GK2704545016277210074.8GF2704504516277210074.82试验结果分析与讨论2.1掺钢渣混凝土的抗子渗透性能本试验将钢渣粉、矿粉、粉煤灰进行单掺和复掺,取代水泥掺量,取代率为2 5%,分别进行混凝土的氯离子扩散系数测定,试验配合比同表1,测试试验结果如表2 所示。表2含钢渣粉混凝土的抗离子渗透性能材料用量/(kgcm3)CI扩散系数 Deff编号水泥钢渣粉矿粉粉煤灰水减水剂/(10-*
9、mm.s)C3600001624.83.36CG27090001624.84.58CK27009001624.82.81CF27000901624.83.51GK270454501624.82.97GF270450451624.82.87从表2 的试验数据可以看出,单掺矿粉的C1-扩散系数数值最小,表明其抗离子渗透性最强,其次是粉煤灰,单掺钢渣效果最差。由于钢渣会生成较多板状或层状的晶体等水化产物,分布在CSH凝胶中,各种水化物间黏连性差,导致水泥石孔洞大、结构疏松,致密性差,氯离子更容易渗透。复掺情况下,钢渣粉与粉煤灰复合、钢渣粉与矿渣复合都达到了较好的抗渗效果。虽然含钢渣粉的水泥石孔隙率较
10、大,钢渣粉水泥浆体与集料之间的界面黏结性能较差,但与矿渣粉和粉煤灰复合可弥补该缺陷。因为矿渣粉和粉煤灰都具有较强的活性效应和微集料效应,均可与熟料的水化产物CH发生二次水化反应,生成C-S-H凝胶,与钢渣粉复合后,刚好可填充其水泥石的大孔隙,提高水泥浆体与集料的黏结,提高水泥石的致密性。因此,复掺后含钢渣粉混凝土的抗氯离子渗透性能,与单掺矿渣粉或粉煤灰的抗氯离子渗透性能接近。2.2掺钢渣混凝土的抗冻性能抗冻性能试验同样选择钢渣粉、矿粉、粉煤灰进行单掺和复掺,取代水泥掺量,取代率2 5%,在此基础上进行混凝土抗冻性试验。混凝土经过5 0、10 0、15 0 和2 0 0 次冻融循环后测定质量损失
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