鋼渣基膠凝材料的化學(xué)減縮及其對混凝土早期開裂性能的影響

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1、鋼渣基膠凝材料的化學(xué)減縮及其對混凝土早期開裂性能的影響1實踐概況及目的鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。近年來，我國鋼渣堆置量3億多噸，每年還要新增數(shù)千萬噸，由于鋼渣的利用率較低，影響了國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和實現(xiàn)工業(yè)渣零排放戰(zhàn)略的實行，為此，充分利用鋼渣，是實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)、降低成本、節(jié)約資源、實現(xiàn)國家宏觀資源調(diào)配以及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[1]。隨著鋼品種、原料、冶煉工藝及堆放期限的不同，鋼渣的化學(xué)成份波動較大。大多情況下，鋼渣的主要化學(xué)成份為CaO，SiO2，Al2O3，MgO，F(xiàn)e2O3，P2O5，MnO，f-CaO等。其中堿度系數(shù)為CaO／(SiO2+P2O5)，在一定程度七

2、代表鋼渣礦物組成和活性。在堿度系數(shù)足夠高的鋼渣中，會存在一部分C3S和C2S相，使其自身有一定的水硬性，但是堿度系數(shù)過高就會存在較多游離CaO，造成安定性不良[2]。高堿度的鋼渣含有大量活性礦物,有很好的水硬活性。我國從1974年開始把經(jīng)處理過的鋼渣與高爐水渣雙摻生產(chǎn)鋼渣礦渣水泥應(yīng)用在建筑工程中。自上世紀(jì)80年代中期開始研究將磨細(xì)鋼渣粉作為水泥和混凝土的活性摻合料。作水泥基材料的活性摻合料,是鋼渣資源化利用的重要途徑[3]。本試驗的主要目的是通過在混凝土配料中摻加不同的摻量鋼渣來研究其對混凝土性能的影響。通過試驗以探索鋼渣基對混凝土開裂，化學(xué)減縮，失水率的影響以及不同的摻量

3、對這些性能的影響，從而找到將鋼渣更好的運用到混凝土中，使其發(fā)揮更好的作用。2試驗內(nèi)容本試驗基于蘇州第一建筑集團(tuán)施工中常用的C30混凝土，其混凝土礦物摻合料含量為30%。為了探索鋼渣基膠凝材料的化學(xué)減縮及對混凝土早期開裂性能的影響，通過單摻鋼渣和鋼渣，粉煤灰1:1復(fù)摻來研究混凝土的化學(xué)減縮，通過平板試驗研究混凝土的早期開裂以及坍落度和失水率的測定。具體混凝土配合比見表1。12表1混凝土配合比編號水泥鋼渣粉煤灰砂/kg/m3石子/kg/m3水/ml聚羧酸/‰質(zhì)量/kg/m3摻量/%質(zhì)量/kg/m3摻量/%質(zhì)量/kg/m3摻量/%C0357100000074310701801CG

4、125070157301570CGF22507078.51578.5153試驗原料及化學(xué)試劑水泥：試驗所用水泥為天山P.O42.5水泥，密度為2.98g/cm3，勃氏比表面積為298m3/kg。X衍射圖譜見圖1。由圖1可知水泥中含有石膏，阿利特，貝利特，C4AF和C3A等礦物。圖1水泥XRD衍射圖鋼渣：試驗所用鋼渣是褐色粉末，鋼渣的密度為3.06g/cm3，勃氏比表面積為423.5m3/kg。研究鋼渣化學(xué)成分的X衍射圖譜見圖2。由圖2可知鋼渣中含有Ca(OH)2，阿利特，C2F，F(xiàn)eO和貝利特等礦物。圖2鋼渣XRD衍射圖12砂：試驗所用的砂是產(chǎn)自贛江的江砂，砂的篩余檢測結(jié)果

5、見表2。計算可得Mx=2.5,砂的級配在Ⅱ區(qū)，屬于中砂。表2砂的級配篩孔尺寸/mm篩余量/g累計篩余/g累計篩余百分率/％4.7529.629.65.982.3641.671.214.391.1850.8122.024.660.688.9210.942.630.3210.9421.885.260.1571.3493.199.68底盤1.6494.7100合計494.7494.7石子：試驗所用的石子的級配見表3。表3石子級配篩孔尺寸/mm篩余量/g累計篩余/g累計篩余百分率/％301.551.54515.45253.805.3553.5202.447.79577.95151.

6、689.4794.7100.519.97599.7550.0210100合計1010100化學(xué)試劑：聚羧酸減水劑為市售，顏色為棕褐色，含固量為39%。4試驗方法步驟及結(jié)果分析4.1鋼渣基膠凝材料的化學(xué)減縮試驗（1）概述化學(xué)減縮又稱水化收縮，水泥水化后固相體積增加，但水泥一水體系的絕對體積減小。所有的膠凝材料水化以后都有這種減縮作用，因為水化前后的平均密度不同。大部分硅酸鹽水泥漿體完全水化后體積減縮量為7％～9％，在硬化前，混凝土水化所增加的固相體積填充原來被水所占據(jù)的空間，使水泥石密實，而宏觀體積減縮：硬化后的混凝土水泥一水體系減縮后形成內(nèi)部孔隙。重慶建筑大學(xué)的嚴(yán)吳南教授[

7、4]等沿用了英國12Gessner的方法研究了不同品種水泥及不同硅灰取代量的水泥凈漿的化學(xué)減縮。具體方法為：將100g水泥和339g水混合均勻，裝入長頸瓶中搖勻趕氣后迅速加蓋密封(防止水分蒸發(fā))置于恒溫恒濕室中，記錄長頸瓶中的液面高度作為原始體積，以后按不同水化齡期讀取液面高度。計算各齡期的體積減小值，用來表征該水泥的化學(xué)收縮。（2）試驗方法試驗裝置如圖3所示：圖3化學(xué)減縮試驗裝置圖①稱取50g試樣放入錐形瓶，用玻璃棒攪拌使試樣分散，并排氣泡；②再將量管插入膠塞中，用膠塞塞緊瓶口，量管與膠塞接觸處用凡士林密封；③用