炉渣混凝土的制备及其性能研究.pdf
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1、2 0 1 6年 第 2期 (总 第 3 1 6期) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 6 ( T o t a l N o 3 1 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACT I CAL TECHNOLoGY d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 6 0 2 0 3 5 炉渣混凝 土的制备及 其性 能研究 张建鹏 , 李刚,马玉薇 , 姜曙光,邢海峰, 张付奇 ( 石河子大学 水利建 筑工程学院 , 新疆 石河子 8 3 2 0 0 0 ) 摘要 : 与普通混凝土相 比, 轻骨料混凝土具有密度
2、小 、 质量轻以及很好的减震效果等优势 , 尤其在装配式建筑中具有很好的应 用前景。 以陶粒 、 炉渣 、 水泥 、 粉煤灰等为原材料 , 采用正交试验设计方法 , 配制出适合装配式建筑使用的轻骨料非结构构件混凝 土。 试验结果表明: 水胶 比和砂率是影响轻骨料混凝土力学性能的主要 因素, 试验最优方案为水胶 比为 0 6 5 , 粉煤灰取代率为 5 0 , 体积砂率为 3 5 , 符合轻集料混凝土隔墙条板 的强度和面密度要求 。 关键词 : 炉渣 ; 轻骨料混凝土; 强度 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0
3、1 6 ) 0 2 0 1 3 7 0 3 S t u d y o n p r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e s o f s l a g c o n c r e t e ZHANG a n pe n g, LIGa n g, MA Yu we i, J I ANG S hu gu ang,XI NG Ha i f e n g,ZHANG Fu ( Co l l e g e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d Ar c h i t e c t u r e , S h i h e z i U n i
4、 v e r s i t y , S h i h e z i 8 3 2 0 0 0 , C h i n a ) Abs t r ac t : Co mp a r e d wi th no r ma l c o nc r e , l i g h t we i g ht a g g r e g a t e c o nc r e wj廿】s ma l l d e n s i ty, l ow d e n s i t y, a s we l l a s t he a d v a nt a g e s o f t h e v e r y go o d d a mp i n g e f f e c t
5、, ha s t h e v e ry g o o d a p p l i c a ti o n p r o s p e c t i n the p r e f a b r i c a t e d b u i l d i n g s W i t h c e r a ms i t e, s l a g, c e me n t , f l y a s h a s r a w ma t e ria l s , s u c h a s u s i ng o r t h og o n a l e x p e rim e n t de s i gn m e tho d, m o d e a s u i t
6、 a b l e f o r p r e f a b ric a t e d b u i l d i n gs us e o f l i g h t we i g h t a g g r e ga c o n c r e s t r u c t u r e s Te s t r e s u l t s s h o w tha t t h e wa t e r c e me n t r a tio a nd s an d r a tio a r e the ma i n f a c t o r s i n flu e n c i n g the me c h a n i c a l p r op
7、 e r t i e s o f l i g ht we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e the b e s t alt e r n a tiv e s o f t e s t i s the wa t e r c e me n t r a ti o i s O 6 5, t h e fly a s h t o r e pl a c e r a t e i s 5 0 , the v ol u me o f s a n d a t a r a t e o f 3 5 , f u l fil l the r e q u i r e me n t s o
8、 f l i g h t we i g ht a g g r e g a c o nc r e t e s t r e n g t h a nd the s u r f a c e d e ns i t y o f the p a r t i ti o n b oard Ke y wor ds: s l a g; l i g h t we i g h t a g g r e ga t e c o n c r e t e; s t r e n g t h 新疆拥有非常丰富的煤炭资源, 截止 2 0 0 9年底, 已探 明的煤炭资源总量就达到 2 1 9万亿 t , 储藏量位居全 国之 首 。 这
9、些煤炭资源被应用于本地 区的经济发展 , 以及响 应 国家西煤东运 的政 策支援 甘肃 、 陕 西、 湖北 、 重庆等 地 区, 极 大地促进地方经济发展 。 但经济快速发展 的背后 是环境 的污染 , 各地 的火电厂产生 了大量 的燃烧 废料 , 例 如炉渣 , 粉煤灰 , 仅 2 0 1 0年新疆煤炭产量 9 9 2 6 7 3万 t , 按火 电用煤 5 0 计算 , 则燃炉 渣的年排放量 为 1 2 4 0 8 4 万 t , 而炉渣 的量和粉煤灰 的相当 , 约为 6 2 0 4 2万 t 。 目前 , 粉煤灰已经在混凝土 中广泛应 用 , 粉煤灰不 仅 可以改善混凝 土的和易性 ,
10、 而且可 以提高其抗压 强度 , 而炉渣化学成分 与粉煤灰 相似 , 但 利用率较低 , 主要用 于 道路铺设和制砖 。 将其用于混凝土 的掺合料 , 不仅 能降低 混凝土造价, 还可以减少环境污染。 周俊龙 等研究了不 同掺量的炉渣对混凝土力学性能的影 响, 其结果表明当炉 渣掺量小于 2 0 时 , 对混凝土 的影 响较小 , 但 当掺量大 于 3 0 , 混凝土的抗折 强度下降较 大。 李燕等研究 表 明采用 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 4 0 5 基金 项 目 : 国家科技支撑计划课题( 2 0 1 3 B A J 1 2 B 0 5 ) 等量取代法 , 以炉渣作为混凝土掺合料
11、 时 , 掺量 应控制 在 3 0 以内, 这些研究 中炉渣 的掺量均 比较少 。 本研究 以 炉渣作 为轻 骨料 混凝 土 的细 骨 料 , 其 掺 量分 别 为 3 5 、 4 0 、 4 5 , 同时考虑水 胶 比和粉煤 灰取代率 的影 响 , 采用 正交设计的试验方法 , 制备出适合装配式建筑使用 的轻骨 料非结构构件混凝土 , 研究 影响混凝土抗压 、 抗折 强度及 表观密度等物理力学性能指标 的主次要因素, 给出满足轻 骨料隔墙条板 的炉渣混凝土的最佳配合 比。 1 试验原材料 本试验胶凝材料为水泥和粉煤 灰 , 细骨料 为炉 渣 , 粗 骨料为陶粒 , 试验用水 为 自来水 。
12、试验所用 的水泥 为新疆 石河子 市南山水泥厂生产 P C 3 2 5级水泥。 粉煤 灰来 自 石河子市 南热 电厂 I I级粉 煤 灰 , 经测 定 粉煤 灰 密 度 为 2 7 g c m 。 粗集料为沙湾陶粒厂生产的页岩 陶粒 , 粒径 5 2 5 r n i n , 堆积密度 5 5 0 7 k g m 3 , 颗粒表观密度 8 9 2 9 k g m , 1 h吸水率 6 1 5 , 筒压强度 2 3 MP a 。 细集 料是石河子南 热电厂的燃烧废弃物炉渣 , 堆积密度 9 1 6 k g m , 粒径均小 于 5 mm, 细度模数 2 6 , 小于 4 0 , 满足轻砂要求 。
13、1 37 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 试验 方案 的设计 试验参照 J G J 5 1 2 0 0 2 轻骨料混凝土技术规程 要 求 , 初步确定各项 材料的用量 , 通过试拌调整各项材料 的 用量 , 满足建筑用轻质隔墙条板的基本要求。 采用 正交试 验方法 , 针对轻 骨料炉 渣混凝 土 , 取三个 影 响因素 : 水胶 比 、 粉煤灰取代率和体积砂率 , 每个因素取三个水平。 总用 水量为净用水 量和附加用水量之和 , 其 中的附加用水量为 陶粒用量与陶粒 1 h吸水率的乘积。 每组每立方米混凝土 净用水 1 5 0 k g , 陶粒 5 5 0
14、k g 。 试验采用三因素三水平的正交试验表 ( L 。 ( 3 ) ) 设计 试验方案。 按正交试验方案制备抗压 和抗折标准试件 , 以 样 品 2 8 d的抗压 强度 、 抗折强度 和表观密度作 为主要的 考核指标。 各因素水平表见表 1 。 表 1 因素水平表 3 试验 结果分析 按标准规定成 型试件 , 自然养 护 2 8 d后进行 抗压强 度 、 抗折强度和表观密度 的测定 。 测定结果见表 2 。 本试验 中抗压强度和抗折强 度按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝 土力学性能试验方法标准 要求在 WE一 6 0型万能材料试 验机上进行测试 。 其中, 抗折
15、强度采用三分 点加荷的方式 进行测试 。 表 3为对正交试验数据进行分析所得的极差分 析结果 表 2 轻骨料炉渣混凝土轻质混凝土的抗压强度和 抗折强度及表观密度 考核指标 水胶 比A 粉煤灰 B 砂率 C 3 1 抗压强度的影响分析 通过表 2可以看 出, 试 件的抗压强度 大多分布在 4 1 3 8 6 5 MP a , 但第三组 和第五组试件 的抗压 强度 比其他各 组 降低较大 , 均低于 2 5 MP a , 这主要是受水胶 比和粉煤灰取 代率的影响。 通过表 3的极差分析结果可 以看出 , 对轻骨料炉渣混 凝 土抗压强度而言, 各因素 的极差大小关系为 : A C B, 即 : 水胶
16、比对混凝土的抗压强度影响最大 , 其主要原 因是 水泥作为混凝土 中的黏结材料 , 提供 主要 的黏结力 ; 其次 是砂率 , 本混凝土细骨料采用 的是火 电厂炉渣 , 在 混凝土 陶粒颗粒之间作为填充材料 , 对 昆 凝土 的抗压强度影响也 比较大 ; 而粉煤灰 的掺量对混凝土 的抗压强度 影响最小 , 最优的试验方案是 A B c , 。 3 2 抗折 强度 的影响 因素分析 由表 3 极差数据可以看 出, 在试验 因素水平变化范 围 内, 各因素的极差大小关系为 : A C B, 即水胶 比的极差 最大, 对强度 的影 响也最 大, 砂率次 之, 粉煤灰 取代 率最 小 , 最优的试验方
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