磷渣粉制备植生多孔混凝土的研究.pdf
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1、文章编 号 :1 0 0 7 0 4 6 X( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 2 9 0 5 周废利用 磷渣粉制备植生多孔混凝土的研究 S t u d y o n t h e P r e p a r a t i o n o f P o r o u s C o n c r e t e f o r P l a n t a t i o n w i t h P h o s p h o r u s S l a g P o w d e 卢佳林 ,叶海艳,陈景 ,王晶晶 ,甘戈金 ( 中建西部建设西南有限公司 ,四川成都6 1 0 0 5 2 ) 摘 要:研究了磷渣粉对植生多孔混凝土强度、孔 隙率、植
2、生性等性能的影响及多孔混凝土的制备技术。研究表明: 大掺量磷渣粉结合硫酸亚铁溶液降碱处理制备的植生多孔混凝土抗压强度、孔隙率及p H值均可满足耐碱性 植被的生长要求,2 # - 后植被生长状况 良好。 关键词 :磷渣粉 ; 植生性;孔隙率;强度 中图分类号 :T U5 2 8 2 T Q1 7 7 3 7 5 文献标志码 :A 0 前 言 磷渣是用磷矿石制取黄磷后排出的工业副产物。一 般每生产 1 t 黄磷会排出8 1 0 t 磷渣, 我国磷渣排放量巨 大,且逐年增长。磷渣的堆积会占用大量土地,且其中 含有的磷、氟及有毒元素等也会渗透到土壤中造成环境 污染 1 - 2 。目前, 磷渣主要用于混
3、凝土掺合料、 水泥混合材、 矿化剂、低熟料磷渣水泥等方面,使磷渣得到了一定程 度的资源化利用 3 。磷渣中可溶的 P , 0 和 F的存在,造 成磷渣水泥水化速率减慢,凝结时间延长,早期强度降 低 4 - 6 1 , 严重制约了磷渣的资源化利用。磷渣粉存在的缺 点使其用于普通混凝土中影响早期性能,而植生多孔混 凝土对早期强度要求低。植生多孔混凝土作为一种适宜 植被生长,具有恢复和保护环境、改善生态条件、工程 防护等功能特种混凝土 7 _ ,在日本、欧洲等国已得到了较 为广泛的应用 _8 1 。国内对植生多孔混凝土的研究与应用还 处于起步阶段,较少有工程应用 9 - 1 l I 。本文利用磷渣粉
4、制 备植生多孔混凝土, 并对性能指标( 抗压强度、 孔隙率等 ) 进行评价,通过碱水环境改造,进行植生试验,以指导 实际工程应用。 1 原材料与试验方法 1 1 试验原材料 磷渣粉:成都某厂家生产,密度 2 9 7 g c m 3 。比表面 积 4 2 9 0 c m 2 g ,2 8 d活性指数为 1 0 1 ,磷渣粉化学组分 见表 1 , 图 1 和图2 分别为磷渣粉X R D图谱和S E M图片。 表 1 磷渣粉化学组成 C a O S i O2 A1 2 03 F e 2 03 Mg O K2 0 Na 2 0 S O3 P 2 O5 4 7 0 2 41 5 4 2 7 9 0 2
5、1 2 4 0 0 6 0 0 2 6 0 3 3 3 1 5 由图 1和图 2可见,磷渣粉颗粒表面光滑,外观呈 棱角分明的多棱状和碎屑状。其主要是以玻璃态势、 2 5 3 5 。弥散峰存在。 B Q一石英 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 2 o (。 1 图 1 磷渣粉X R D 图谱 6 2 0 1 5 粉煤灰 2 9 图 2 磷渣粉S E M图片 其他原材料:水泥,亚东 P O 4 2 5 R水泥,密度 3 1 3 g c m 3 ;粉煤灰,泸州 I级粉煤灰,密度 2 6 1 g e m ; 集料,集料粒径采用 1 0 2 0 ra m和2 0 3 0 ra m单级配碎石
6、; 硅灰,成都某公司硅灰;高效减水剂,公司自制高性能 减水剂,减水率 2 2 1 ;硫酸亚铁 : 工业纯。 1 2 试验方法 ( 1 )多孔混凝土配合比设计。植生多孔混凝土应同 时满足孔隙率2 5 、抗压强度不低于 6 1 0 MP a ,p H值 5 5 9 5之间。本试验采用体积法进行配合比设计。根据 该设计方法,确定多孔混凝土基准配合比见表 2 。 表 2 多孔混凝土基准配合比 ( 2 ) 多孔混凝土的制备与养护。采用预裹浆法对多 孔混凝土进 行拌制。首先加入全部集料,然后加入 3 0 4 0 的水进行润湿, 再加入胶凝材料搅拌 3 0 s,最 后加入剩余的水继续搅拌,使集料表面浆体均匀
7、包裹, 整个搅拌时间约 3 m i n 。多孔混凝土采用无振动分层压制 法分层浇筑,每层分别压实,增加集料问界面粘结效果。 浇筑 1 0 h后开始洒水养护至 7 d龄期,并且用塑料薄膜 及时覆盖。 ( 3 ) 抗压强度测试方法。抗压强度测试参照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 。抗压强度试验试件尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 m m X 1 5 0 m m,抗压强度至少随机取 3个样,再取测试结 果的平均值。 ( 4 ) 连续孔隙率。连续孔隙率是指多孔混凝土内部 Q coAL AsH 6 2 1 5 连通的、 水可渗透通过的孑 L 隙体积与多孔混凝土体积之 比。连续孔隙率
8、可为适生材料的填充和植被根系的生长 提供有效空间。连续孔隙率的测定方法为:测定试件长、 宽、高计算出试件的体积 ,然后测定试件在水中的质量 ,再测定试件湿润状态下空气中的质量 , 由公式 ( 1 ) 计算出多孑 L 混凝土连续孔隙率P, 其中 p 为水的密度。 ( 一 ) P r 、 :1 一 ( 1 ) 、 V ( 5 ) 碱环境测定。 本试验采用溶出法测定多孔混凝 土碱环境。多孔混凝土孔隙率高, 孑 L 隙大, 硬化浆体层薄, 其中的碱较易迁移至试件表面。故设计试验方法如下: 多孔混凝土置于容器,加入 2 L水,使水淹没多孔混凝土 使其浸泡 2 4 h后,测量水中的 p H值,以表征释放出
9、的 碱性物质的量。重复测试直至p H值趋于稳定。 2 试验结果与讨论 2 1 磷渣粉掺量对多孔混凝土抗压强度和孔隙率的影响 图3 和图4 为磷渣粉不同掺量条件下对多孔混凝土抗 压强度和孔隙率的影响。磷渣粉掺量为 2 5 、3 5 、 4 5 , 集灰比为6 。 由图 3可见, 磷渣粉的使用使多孔混凝土早期强度偏 低, 4 5 掺量时3 d抗压强度仅为3 4 M P a 。2 5 、3 5 和 4 5 掺量多孔混凝土后期抗压强度发展较快, 2 8 d时抗压 强度分别达到 1 3 6 、1 3 4和 1 3 0 M P a ,不同磷渣粉掺量多 孑 L 混凝土抗压强度相差不大。磨细磷渣粉比表面积大,
10、 2 8 d活性指数达 1 0 1 ,但磷渣中可溶性氟和以正磷酸盐、 多聚磷酸盐形式存在的可溶性磷溶出速度加快、溶出量提 高,使缓凝效应加剧,从而使多孑 L 混凝土早期强度较低, 而不影响后期强度的发展。水化后期,磷渣粉缓凝效果消 失,磷渣粉二次水化及微集料效应,使水泥矿物水化更为 充分,有利于后期强度提高。磷渣粉用于普通混凝土中由 于其缓凝效果的存在导致混凝土早期强度偏低,对其大规 模的使用存在限制,而对于植生多孔混凝土, 需到一定龄 期才进行碱性环境改造及适生材料的填充,对其早期强度 发展要求不高;并且磷渣粉的缓凝效果对植生多孔混凝土 这种干硬性混凝土早期塑性保持有利,集料问界面粘结效 果
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