赵青林-武工大-钢渣砂干混砂浆的力学性能及膨胀性能研究
利用钢渣粉制备干粉砂浆的研究
(Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,Hubei,China)
10%-70%steel Abstract:The effect of
slag powder content on the workability,mechanical proporty of dry—mix mortar was
investigated.Influence of ground granulated blast-furnace slag(GGBFS)and cellulose ether on the performance of steel slag mortar were
studied and its mechanism WaS analyzed.Results indicated that water retainability of mortar added with steel slag powder/steel slag
powder and GGBFS WaS improved,but bleeding WaS still observed,which could be minimized by further incorporating 0.15%or more
cellulose ether.Addition of steel slag powder decreased the compressive strength of mortar,which could be compensated by addition of
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利用钢渣粉锩ll备干粉碜浆的研究
吕林女,刘秀梅,何永佳,熊付刚,胡曙光
500Mpa细晶粒高强钢筋混凝土梁受力开题报告北京工业大学研究生硕士论文
截面尺寸。梁截面采用150mm×300mm, 100mm×300mm,200mm×400,梁长2000mm,跨距 1800mm,梁长3500mm,跨距3300mm。架立筋采用 2Φ8一级钢,箍筋在跨中和支座处分别采用Φ10@150和 Φ10@100。试件设置如表
试件编号
混凝土 强度等 级 C30
钢筋种类
2×12(II)+1*10(I)
150×300×2000
20
等强代换
ABDC2-4
C30
细500MPa
1。23%
2×25
200×400×3500
20
变截面(配筋率相当于 18) 变截面(配筋率相当于 18)
ABDC1-3
C30
细500MPa
1.02%
2×14
100×300×3500
20
4.3试验过程
研究现状
s
Es (k1c k2 deq )
高强钢筋应用于构件研究 裂缝理论
1粘结-滑动理论 2无滑动理论 3一般裂缝理论 wm kw
te
4断裂力学的应用 5数理统计方法 1983年 丁大钧 在《试论钢筋构件裂缝力学机理》中建议采取统一计算公式:
lcr cr (a1 a2
四
试验设计
4.1试验目的
对500MPa细晶粒高强钢筋混凝土梁进行试验。通过改
变钢筋配筋率、混凝土强度等因素,对高强钢筋混凝 土梁的弯曲性能进行分析,探讨高强钢筋的应用对梁 刚度和裂缝开展的影响,对原有的相关计算公式进行 修正。
4.2 试件设计
混凝土基体采用C30、C40、C60三种强度等级。 变化参数包括:配筋率、混凝土强度、保护层厚度及
20
超硫酸盐水泥研究综述
超硫酸盐水泥研究综述作者:吴晓磊来源:《科技资讯》2013年第04期摘要:随着国家对节能、环保的要求越来越高,超硫酸盐水泥又再度引起人们的关注。
超硫酸盐水泥的各种性能还没有得到很好的实现,本文就当前对超硫酸盐水泥的研究现状进行可归纳、分析。
关键词:超硫酸盐水泥研究现状中图分类号:TQ172 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(a)-0103-01随着国家对节能、环保的要求越来越高,超硫酸盐水泥又再度引起人们的关注。
超硫酸盐水泥是有75%~85%的矿渣,10%~20%的硫酸盐类以及1%~5%的碱性成分共同粉磨或者分别粉磨再混合二得到的水硬性胶凝材料,在生产过程中不需要煅烧,熟料用量少。
1 超硫酸盐水泥的发展超硫酸盐水泥首先出现在法国和比利时,但当时研究和应用最多的是德国,甚至作为标准水泥进行大规模的生产。
但炼铁原料的改变,超硫酸盐水泥的生产也相应停产了。
随着国际对节能和环保的重视,超硫酸盐水泥又重新得到了重视,Wopfinger Baustoffindustrie公司生产的Sagstar 42.5N超硫酸盐水泥于2002年就得到了官方的许可。
我国早在50年代也开始了对超硫酸盐水泥的研究,由于其早期强度低、抗碳化性能差、表面易起灰等原因而没有得到广泛的应用。
但人们对超硫酸盐水泥的研究却没有停止过,并取得了一定成绩。
2 超硫酸盐的性能研究通过对年的研究,人们已经对影响超硫酸盐性能的因素以及影响结果得到了比较比较深入的了解。
相对于普通的水泥来说,超硫酸盐具有优良的抗碱集料能力、抗硫酸盐侵蚀性、矿渣掺量更高、熟料用量更少、能耗更少等优点。
但缺点也非常明显,如早期强度低、抗碳化性能差、表面易起灰等。
下面就目前的研究现状进行总结如下。
2.1 力学性能通过大量的研究发现,影响超硫酸盐水泥力学性能的因素主要包括渣体的类型、碱激发剂的类型、护养温度及湿度等。
一般来说,超硫酸盐水泥由于在早期不能形成足够的多钙矾石而表现为强度较低,但氧化铝含量较高的矿渣因具有较高的活性二使超硫酸盐水泥在早期形成较多的多钙矾石和C-S-H凝胶。
钢渣粉在水泥砂浆中的应用研究
钢渣粉在水泥砂浆中的应用研究任益岭;杨超;李好;吴少鹏;谢君【摘要】测试了不同球磨时间所得钢渣粉的比表面积、粒度分布和活性指数,研究了不同掺量钢渣粉和钢渣粉与硅粉复配的胶凝材料对水泥砂浆强度的影响.结果表明,球磨时间越长,对应的钢渣粉的粒径越小,活性指数越高.钢渣粉掺入量的增加会降低其对应水泥砂浆的强度.比表面积为467.8 m2/kg和平均粒径为26.89μm的钢渣粉在10%掺量时其28 d活性指数可高于100%.硅粉的加入可提升钢渣粉的活性指数.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】4页(P25-28)【关键词】钢渣粉;硅粉;活性指数【作者】任益岭;杨超;李好;吴少鹏;谢君【作者单位】呼和浩特市敬业中学,呼和浩特010000;武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070;武汉理工大学硅酸盐国家重点实验室,武汉430070;武汉理工大学硅酸盐国家重点实验室,武汉430070【正文语种】中文钢渣是炼钢过程中残留的助熔剂与金属原料中的杂质反应形成的一种熔渣[1]。
钢渣由于自身难磨和粉化率高等问题导致其大面积推广应用较为困难[2]。
近年来,人们研究发现钢渣的化学和矿物组成以及水化特性与水泥熟料相似,将钢渣磨细后作掺合料替代部分水泥,可以改善水泥混凝土的相关性能[3-5]。
因此,将磨细后的钢渣粉应用在水泥领域既能促进钢渣的有效资源化利用,又对水泥生产的节能环保型转型意义重大。
国内外学者对钢渣粉在水泥砂浆和混凝土应用方面开展了大量的研究工作。
Zhang[6]研究了钢渣粉对水泥砂浆标准稠度用水量、凝结时间和力学性能的影响。
刘飞[7]研究了不同比例复掺的钢渣粉和矿粉所制备的水泥砂浆的性能。
Tüfe kci[8]和孙家瑛[9]研究了钢渣粉对水泥混凝土力学性能的影响。
黄岚[10]研究了钢渣粉对混凝土抗碳化性能的影响。
浸水环境下钢渣骨料体积胀裂与强度劣化试验研究
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2022.01.002浸水环境下钢渣骨料体积胀裂与强度劣化试验研究余 浩1,孟秀元2,林 顺1,常文伟2,磨炼同1,肖 月1(1.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉430070;2.山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司,晋城048100)摘 要: 采用四种不同产地的钢渣骨料进行不同温度的浸水胀裂试验,通过X R D 检测了不同浸水时间胀裂钢渣颗粒中C a O 相㊁C a (OH )2相与C a C O 3相的衍射峰强度,并开展了钢渣骨料浸水前后压碎值试验㊂试验结果表明游离氧化钙含量高和多孔性高的钢渣更易发生胀裂,浸水温度对钢渣胀裂影响最大,浸水胀裂的钢渣骨料发生f -C a O 消解和碳化反应而持续生成C a (OH )2和C a C O 3㊂钢渣骨料浸水处理后强度劣化程度可用压碎值增量表征㊂关键词: 钢渣; 体积安定性; 游离氧化钙; 浸水处理; 胀裂行为S t u d y o nV o l u m eE x p a n s i o nC r a c k i n g a n dS t r e n g t hD e g r a d a t i o no f S t e e l S l a g A g g r e ga t e u n d e rW a t e r I m m e r s i o n Y U H a o 1,M E N GX i u -y u a n 2,L I NS h u n 1,C HA N G W e n -w e i 2,M OL i a n -t o n g 1,X I A OY u e 1(1.S t a t eK e y L ab o r a t o r y o f S i l ic a t eM a t e r i a l s f o rA r c h i t e c t u r e s ,W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,W u h a n430070,C h i n a ;2.S h a n x iR o a da n dB r id g eG r o u p Y a n g m a n g E x p re s s w a y C oL t d ,J i n c h e n g 048100,C h i n a )A b s t r a c t : F o u r t y p e s of s t e e l s l ag sw i th di f f e r e n t o r i g i n sw e r e u s e d f o rw a t e r i mm e r s i o n t e s t sw i t h d i f f e r e n t t e m p e r -a t u r e s .X R D t e s t w a sc a r r i e do u to nc r a c k e ds t e e ls l a g a g g r e g a t e s .T h ed i f f r a c t i o n p e a ki n t e n s i t y ofC a O p h a s e ,C a (OH )2p h a s e a n dC a C O 3p h a s ew a su s e d t o a n a l y z e t h e e f f e c t o f f r e eC a Oc o n t e n t o n a g g r e g a t e c r a c k i n g .A g g r e g a t e c r u s h i n g v a l u e t e s tw a s p e r f o r m e do ns t e e l s l a g b e f o r ea n da f t e rw a t e r i mm e r s i o n .T e s t r e s u l t ss h o wt h a th i gh e r f r e e C a Oc o n t e n t a n d p o r o s i t y r e s u l t s i nm o r e s u s c e p t i b l e c r a c k i n g a n d i mm e r s i o nw a t e r t e m p e r a t u r e h a s t h em o s t i n f l u e n c e o n s t e e l s l a g c r a c k i n g .T h eh y d r a t i o na n dc a r b o n a t i o nh a p p e n e di nc r a c k e ds t e e l s l a g a g g r e g a t e s ,w h i c hc o n t i n u o u s l y f o r m e dC a (OH )2p h a s e a n dC a C O 3p h a s e .T h e d e g r e e o f s t r e n g t hd e g r a d a t i o n a f t e rw a t e r i mm e r s i o n c a nb e c h a r a c t e r -i z e db y u s i n g t h e i n c r e a s e o na g g r e g a t e c r u s h i n g v a l u e .K e y wo r d s : s t e e l s l a g ; v o l u m e s t a b i l i t y ; f r e eC a l c i u m O x i d e ; w a t e r i mm e r s i o n t r e a t m e n t ; c r a c k i n g b e h a v i o r 收稿日期:2021-09-18.基金项目:国家重点研发计划项目(2019Y F C 1904900);山西路桥集团科研课题(D 03(201912)01)和山西交通厅科技项目(2021-1-7).作者简介:余 浩(1997-),硕士生.E -m a i l :303621@w h u t .e d u .c n 通讯作者:磨炼同(1979-),副研究员.E -m a i l :m o l t @w h u t .e d u .c n 钢渣是钢铁厂冶金过程中产生的工业固体废弃物,每生产1t 钢铁就会产生约0.15t 钢渣㊂公路工程建设用集料的消耗巨大,利用钢渣集料代替传统碎石骨料可实现钢渣固体废弃物的资源化再利用,具有明显的经济和社会效益[1-3],然而钢渣的体积安定性问题是制约其大规模应用的关键原因㊂造成钢渣体积安定性不良的主要原因是钢渣中f -C a O 与f -M g O 在陈化过程中水化生成C a (O H )2与M g (O H )2,使体积膨胀分别增加98%与148%,产生较大的局部膨胀应力,导致钢渣颗粒的强度劣化,甚至膨胀开裂[4-6]㊂钢渣体积膨胀的原因复杂,与f -C a O ㊁f -M g O 的含量与分布,生成的C a (O H )2结构以及R O 相的固溶形态等有关㊂目前国内外学者针对钢渣体积安定性不良的问题做了大量研究㊂徐帅等[7]采用钢渣集料㊁钢渣微粉与橡胶沥青制备钢渣透水沥青混合料并对其进行膨胀性测试,发现钢渣集料经过长期堆存后f -C a O 得到消解,膨胀率较低,混合料体积稳定性得到改善㊂侯新凯等[8]采用钢渣微粉与水泥熟料制成钢渣水泥在常温长期养护并检测体积膨胀率,发现膨胀缓慢,前期60d 是快速膨胀阶段,2~15个月是慢速膨胀阶段,15建材世界 2022年 第43卷 第1期个月后达到稳定发展阶段㊂吕杨[9]将f-C a O掺入到基准水泥中,发现水泥净浆试样压蒸膨胀率的增加速度随f-C a O掺量的增加而呈指数级加快㊂G e r g e o W a n g等[10]依据f-C a O水化过程中的理化反应与体积膨胀模型,建立f-C a O含量与钢渣骨料极限膨胀率之间的对应关系,并通过74ħ热水浸泡试验验证其膨胀率7d 可达到稳定㊂金年生[11]开展钢渣10d水浴浸泡试验,发现钢渣在第5d后膨胀减缓并趋于稳定㊂上述文献中关于钢渣水泥㊁钢渣骨料及钢渣沥青混凝土的研究表明,降低钢渣骨料中f-C a O含量可很好地改善体积安定性,因此需要加强源头控制f-C a O含量和破碎自然陈化处置㊂为了研究浸水陈化对不同钢渣骨料中游离氧化钙消解以及体积膨胀开裂的影响,开展了不同条件的浸水胀裂试验并通过钢渣骨料的浸水体积胀裂特性和强度劣化研究了解钢渣骨料水稳定性以便优化陈化工艺和提高体积安定性㊂1试验1.1原材料试验采用粒径为4.75~9.5mm和9.5~13.2mm的河南信阳钢渣A㊁河南舞阳钢渣B㊁山西太原钢渣C和陕西钢渣D四个不同产地热焖钢渣骨料,其游离氧化钙含量分别为2.96%,0.45%,0.89%和1.02%㊂因钢渣骨料具有多孔性,为了对比钢渣骨料多孔性对体积安定性的影响,将每种钢渣骨料按颗粒孔隙特征人工分选为多孔型钢渣A1㊁B1㊁C1㊁D1与密实型钢渣A2㊁B2㊁C2㊁D2㊂1.2试验方法选用粒径为4.75~9.5mm的代表性钢渣骨料300颗,每一颗单独放入冰格模具的一个方格内㊂冰格模具浸泡在指定水温的恒温水箱内,记录浸泡过程中累计发生胀裂的钢渣颗粒数量并除以浸水颗粒总数得到钢渣骨料胀裂率,及时取出试验过程中发生胀裂的钢渣颗粒用于后面X R D检测分析㊂X R D物相检测选取浸水前钢渣颗粒样品㊁浸水胀裂试验过程中不同时间段出现胀裂的钢渣颗粒样品以及试验后未发生胀裂的颗粒样品㊂浸水胀裂试验的浸水时间设计如下:1)25ħ浸水胀裂试验时间为60d,模拟常温饱水条件下长期陈化过程;2)60ħ浸水胀裂试验时间为14d,模拟钢渣骨料用于道路工程时夏季高温饱水条件下陈化反应过程;3)90ħ浸水胀裂试验时间为14d,模拟钢渣骨料高温加速陈化反应过程以检验其极限抗胀裂能力㊂4)考虑到高温浸水可促进f-C a O消解,加速钢渣骨料体积膨胀和开裂,在完成60d的25ħ浸水胀裂试验后再进行14d的90ħ浸水胀裂试验㊂5)同理在完成14d的60ħ浸水胀裂试验后再进行14d的90ħ浸水胀裂试验㊂选用粒径为9.5~13.2mm的原样钢渣样品与浸水处理14d的钢渣骨料样品按照‘公路工程集料试验规程“(J T GE42 2005)[12]的要求进行钢渣骨料浸水前后压碎值试验㊂2胀裂试验结果与分析2.1浸水温度对钢渣骨料胀裂的影响图1为河南信阳钢渣在不同温度下的浸水胀裂试验结果㊂从图1可以看出,信阳钢渣经过25ħ浸水14d试验后未出现胀裂,表明常温浸水环境下钢渣颗粒难以发生膨胀开裂,而在温水与高温环境下体积安定性明显不良,浸泡1d时有明显胀裂现象,4d后基本达到稳定㊂多孔型钢渣A1因其多孔性加速水分渗透,促进水分与f-C a O发生消解反应,因此在同等温度条件下多孔型钢渣A1比密实型钢渣A2更早发生胀裂且较早达到稳定,表明f-C a O与水接触难易程度在一定程度上影响了钢渣骨料的浸水胀裂行为㊂信阳钢渣体积安定性对不同温度条件表现敏感,90ħ浸水试验无论是钢渣颗粒胀裂数量增长的速率还是最终的胀裂率都明显高于25ħ和60ħ浸水胀裂率㊂图2与图3给出了河南舞阳钢渣㊁太原钢渣与陕西钢渣在不同温度下的浸水胀裂试验结果㊂可以看出,舞阳钢渣经过25ħ和60ħ浸水14d试验后均未出现胀裂情况,表明在正常使用的温度环境下,舞阳钢渣颗粒难以发生膨胀开裂㊂当浸水温度升高到90ħ后多孔型钢渣与密实型钢渣在第1d便出现颗粒胀裂,且前者比后者胀裂率更高㊂总体而言,舞阳钢渣在常温和温水环境下体积安定性良好,这与其中f-C a O含量低有关㊂山西太原钢渣C和陕西钢渣D经过25ħ和60ħ的14d浸水试验后均没有出现胀裂情况,特别是太原钢渣,即使浸水温度升高到90ħ,在浸泡14d后的胀裂率仍为0,表现出很好的浸水稳定性㊂陕西钢渣胀裂率在2~3d即可达到稳定,表明其发生浸水胀裂概率小㊂2.2钢渣骨料25ħ+90ħ浸水胀裂试验结果前面浸水胀裂试验结果表明不同钢渣骨料胀裂行为对浸水温度和时间敏感性差异大㊂25ħ常温浸水14d未观察到钢渣骨料发生胀裂,为检验其是否与试验周期过短有关,故将四种钢渣经25ħ常温浸水试验60d并观察骨料胀裂发展过程㊂实际试验结果发现所有钢渣即使25ħ浸水60d也未出现胀裂,再将上述常温浸水60d后的钢渣进行14d的90ħ浸水试验㊂试验结果发现,与前面直接进行90ħ浸水试验一样,信阳钢渣在常温浸水60d后再进行90ħ浸水试验的第1d便出现颗粒集中胀裂,至第4d不再出现胀裂钢渣颗粒,多孔型钢渣A1的胀裂率比密实型钢渣A2胀裂率更高,如图4所示㊂而舞阳钢渣㊁太原钢渣与陕西钢渣在后续90ħ浸水试验中的胀裂率均不超过4%,且在4d内达到稳定,表明舞阳钢渣㊁太原钢渣与陕西钢渣三种钢渣骨料的f-C a O的含量低,但不同试验样品的体积安定性差异较大,最终浸水胀裂率与试验选材有关㊂2.3钢渣骨料60ħ+90ħ浸水胀裂试验结果为检验60ħ浸水试验对f-C a O消解程度以及水温从60ħ升高到90ħ后钢渣骨料的浸水稳定性,先将四种钢渣分别进行14d的60ħ浸水试验后再取出放入90ħ恒温水浴中开展额外14d浸水胀裂试验,试验结果如图6所示㊂由图6可以看出,信阳钢渣在60ħ浸水14d后再开展90ħ浸水14d试验与直接90ħ浸水14d试验相同,在试验的第一天便出现胀裂颗粒,多孔型钢渣A1最终胀裂率更高,其对温度变化的敏感性更高㊂但与直接90ħ浸水试验结果不同的是,信阳钢渣第1d并未出现集中胀裂行为,胀裂率一直以平缓的速度增长至第3~4d后达到稳定㊂且后续90ħ浸水胀裂率不超过5%,远低于直接90ħ浸水试验的胀裂率㊂舞阳钢渣在整个28d试验周期内未出现胀裂行为,即使温度升高至90ħ也表现出很好的稳定性㊂太原钢渣中,多孔型钢渣C1在90ħ浸泡第1d便出现胀裂钢渣,且此后胀裂率一直稳定在2%,密实型钢渣C2则未出现胀裂颗粒㊂陕西钢渣中,多孔型钢渣D1在90ħ浸泡第1d出现胀裂颗粒,密实型钢渣D2在浸泡的第2d 才出现胀裂颗粒,二者的最终胀裂率分别稳定在3%与1%㊂上述试验结果表明浸水温度从60ħ增加至90ħ不能使钢渣颗粒出现集中胀裂,钢渣骨料对较高范围内的浸水温度变化表现低敏感性㊂60ħ浸水条件相对温和,f -C a O 消解速度不及90ħ浸水条件,属于慢速消解型,但随着浸泡时间延长,钢渣骨料中f -C a O 也能得到大量消解,再经90ħ浸泡后能进一步消解f -C a O 从而使最终胀裂率下降㊂3 钢渣矿物组成X R D分析为进一步分析钢渣在浸泡过程中f -C a O 的消解反应程度,采用在不同浸泡条件下骨料胀裂率最大的信阳钢渣A 进行X R D 检测,开展不同浸泡时间下胀裂的信阳钢渣样品中矿物组成f -C a O ㊁C a (O H )2与C a -C O 3的含量变化分析㊂图7所示的X RD 图谱给出了A 钢渣中C a O ㊁C a (O H )2与C a C O 3三种矿物相对应的特征衍射峰及其强度㊂在所有胀裂钢渣样品的X R D 图谱中,f -C a O 相的3个衍射峰同时出现,表明所有钢渣样品中均含有f -C a O ㊂由于原样钢渣未进行浸泡试验,X RD 图谱中未现明显的C a (O H )2相与C a C O 3相的衍射峰㊂在第1d 胀裂钢渣样品㊁第4d 胀裂钢渣样品与第14d 胀裂钢渣样品的X R D 图谱中均出现C a (OH )2相与C a C O 3相衍射峰㊂随着浸泡时间的延长,f -C a O 相的衍射峰强度持续衰减,表明钢渣经浸泡后f -C a O 相逐渐消解㊂另外,在钢渣浸泡后,随着高活性f -C a O 相的快速水解,生成的C a (O H )2的衍射峰在第1d 就出现,并在第4d 达到峰值㊂由于在浸泡过程中C a (O H )2相进一步发生碳化反应生成C a C O 3,C a C O 3相的衍射峰强度一直处于上升趋势,表明随着f -C a O 消解和碳化反应的进行不断有C a C O 3生成㊂4 压碎值试验结果分析对于强度劣化的钢渣可通过压碎值试验进一步表征,因此分别开展了四种钢渣25ħ㊁60ħ与90ħ浸水处理14d 后的压碎值试验,利用压碎值增量检验钢渣强度劣化程度,试验结果见表1㊂不同钢渣经不同温度浸水处理后的压碎值呈增大的趋势,且浸水温度越高,压碎值增量越明显㊂整体而言,25ħ浸水处理对钢渣的压碎值影响有限,压碎值增量很小;60ħ浸水处理对钢渣的压碎值影响也不明显;90ħ浸水对钢渣的压碎值影响较大,特别是信阳钢渣经90ħ浸水处理后压碎值增加2.8%,增量最大㊂总体而言,浸水处理对钢渣的压碎值影响不大,即使在苛刻的90ħ浸泡条件下,其压碎值增量小于3%㊂建材世界 2022年 第43卷 第1期建材世界2022年第43卷第1期表1浸水条件对钢渣压碎值的影响检测项目A B C D常规压碎值/%18.916.815.014.725ħ浸水14d压碎值/%19.117.015.314.960ħ浸水14d压碎值/%19.817.315.815.490ħ浸水14d压碎值/%21.717.616.315.7压碎值增量*2.80.81.31.0*注:压碎值增量=90ħ浸水14d压碎值-常规压碎值㊂5结论a.不同产地钢渣骨料的浸水胀裂行为差异较大,游离氧化钙含量高的钢渣更易发生胀裂,此外多孔型钢渣比密实型钢渣更易发生胀裂㊂钢渣骨料的浸水胀裂行为对温度和时间依赖性大㊂常温浸泡60d钢渣骨料发生胀裂机率极小,60ħ浸泡14d钢渣会出现明显胀裂,而90ħ浸泡14d钢渣胀裂最为显著㊂b.浸水胀裂的钢渣骨料X R D图谱中均出现显著C a(OH)2相与C a C O3相衍射峰,且随着浸泡时间的延长,f-C a O相的衍射峰强度持续衰减,而C a(O H)2和C a C O3的衍射峰逐渐增强,表明在浸泡过程中f-C a O 发生消解导致骨料胀裂,且90ħ浸泡相比60ħ浸泡更能促进钢渣中游离氧化钙的消解和骨料胀裂㊂c.25ħ和60ħ浸泡对压碎值影响小,而高温90ħ浸水处理对钢渣的抗压碎能力较为苛刻,因此可检测其高温浸水处理后的压碎值增量来评价其体积稳定性㊂d.提高钢渣骨料稳定性应从源头处理工艺着手,延长热闷时间应是最为有效的方法,破碎和自然堆放陈化进程缓慢㊂对于稳定性差的钢渣,应在延长陈放时间的同时加强开展90ħ浸水胀裂试验检测以降低使用风险㊂参考文献[1] O s m a nG e n c e l,O m e rK a r a d a g,O s m a nH u l u s iO r e n,e t a l.S t e e l S l a g a n d I t sA p p l i c a t i o n s i nC e m e n t a n dC o n c r e t eT e c h-n o l o g y:A R e v i e w[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2021(283):122783.[2]何亮,詹程阳,吕松涛,等.钢渣沥青混合料应用现状[J].交通运输工程学报,2020,20(2):15-33.[3]林振华,孟秀元,程千,等.沥青混凝土用钢渣集料加工与试验分析[J].建材世界,2021,42(1):12-15,28.[4]毛志刚,蓝天助,张红日,等.钢渣特性及在道路工程中的应用研究[J].中外公路,2019,39(5):233-236.[5]林志伟,颜峰,郭荣鑫,等.富水环境下钢渣骨料体积膨胀行为及抑制方法研究现状综述[J].硅酸盐通报,2019,38(1):118-124.[6]刘云鹏,庞凌,邹莹雪.热闷和热泼钢渣砂的体积稳定性能研究[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2020,44(6):1113-1117.[7]徐帅,朱绘美,刘文欢,等.钢渣透水沥青混合料性能的影响因素研究[J].新型建筑材料,2016,43(12):53-56.[8]侯新凯,徐德龙,薛博,等.钢渣引起水泥体积安定性问题的探讨[J].建筑材料学报,2012,15(5):588-595.[9]吕杨.钢渣中f-C a O膨胀性研究[D].北京:北京化工大学,2017.[10]W a n g G,W a n g Y,G a oZ.U s e o f S t e e l S l a g a s aG r a n u l a rM a t e r i a l:V o l u m eE x p a n s i o nP r e d i c t i o n a n dU s a b i l i t y C r i t e r i a[J].J o u r-n a l o fH a z a r d o u sM a t e r i a l s,2010,184(1):555-560.[11]金年生.钢渣骨料沥青混合料路用性能研究[J].公路交通技术,2019,35(1):18-23.[12]J T GE42 2005,公路工程集料试验规程[S].。
钢渣砂浆压敏性影响因素分析
Absr c : The u e f ta t r l 0 pr p r to me ho a d nv r nme t a t s e a ain t ds n e io n f c or whih nfu n e he o c i l e c t c mpr s i n e so
结 果表 明 : 随着 水养 时间的延 长 、 渣掺 量 和含 水 率 的增加 , 渣 砂 浆压敏 性 增 强 ; 着龄期 增 长 , 钢 钢 随
钢 渣 砂 浆 的 压 敏 性 逐 渐 减 弱 ,8d龄 期 时 的 压敏 性 比 7d龄 期 时 降低 1 . % , 过 2 期 后 压 敏 2 33 超 8d龄 性 趋 于稳 定 ; 件 含 水 率 处 于 面 干 状 态 至 气 干 状 态 , 温 度 为 5 2 试 或 ~ 5℃ 时 , 渣 砂 浆 压 敏 性 保 持 稳 钢
i c e s d wih t e i r a e o t e lg c nt nt n r a e t h nc e s f s e lsa o e ,wa e urng tme a t r c t n . An t e ry a e, t rc i i nd wa e on e t d a a l g t e c mpr s i e s nstv t f SSM d c e s d wih h nc e s f a e a d t e o h o e sv e ii iy o e r a e t t e i r a e o g n h c mpr s i e s nstvt f e sv e ii iy o S SM r du ly s a iie fe d a . W he he wa e o t n s b t e ura e d yi on ii n a d g a a l t b l d a t r28 ge z n t t rc n e t wa e we n s f c r ng c d to n ar s a o n on ii r t e p r t e wa e we n 5 o a d 2 i e s ni g c d ton o he t m e a ur s b t e ( n 5℃ .t o 2 he c mpr s i e s nstviy o M e sv e ii t fSS
干混砂浆行业资源综合利用
干混砂浆行业资源综合利用兰明章王亚丽北京工业大学摘要:大力发展新型建材、绿色建材已纳入我国发展规划,如同商品混凝土的推广与发展一样,干混砂浆必将在我国得到迅速发展。
如何在干混砂浆行业中更好地利用工业废料,变废为宝是值得研究的问题。
本论文查阅各种工业废料在干混砂浆中的应用相关文献,总结了目前我国干混砂浆行业资源综合利用。
关键字:绿色建材干混砂浆工业废料The Synthetical Using of Resources of Dry-mixed Mortar IndustryLan Mingzhang Wang YaliBeijing University of TechnologyAbstract: Our country already bring the energetical development of new-style building material or green building material into development planning. Like the development of commodity concrete, the dry-mixed mortar certainly will get rapid development in our country. It’s deservly study that using industrial waste in dry-mixed mortar industry and change waste for treasure. This paper consult the interrelated literature of using various industrial waste in the dry-mixed mortar industry, summarize the synthetical using of resources of dry-mixed mortar industry in our country.Keywords: green building material dry-mixed mortar industrial waste1.前言干混砂浆是经烘干筛分处理的细集料与无机胶结料、保水增稠材料、矿物掺合料和添加剂按一定比例混合而成的一种颗粒状或粉状混合物。
表5-1-3专业核心课程情况(学院填写版)11
表5-1-3专业核心课程情况(2015-2016学年)
说明:
1.该表填写已有毕业生的专业,以2013版培养方案为依据,其2015-2016学年内开设的10门专业核心课程情况。
课程号参考表5-1-1,每个专业至少填写10行,每增加一门课程,请插入一行填写。
2.课程性质:理论(包括理论教学和课内实践、实验教学),独立设置实验课;
3.课程类别:必修、选修
4.课程达成目标:专业技能、专业知识、相关专业知识等
5.课程设置知识要求:人文社会科学知识(外语、文学、哲学、发现、思想道德、职业道德…...)、数学与自然科学知识、专业基础知识、专业知识等。
6.课程设置能力要求:信息获取与表达能力、自学能力、实践能力、创新思维能力、系统认知能力、系统开发能力、团队协作能力等。
7.精品开放课程:指国家、省级精品视频公开课、精品资源共享课、无,就高填报。
8.课程设置知识要求、课程设置能力要求、课程达成目标三项如无内容可填报,直接填写“无”。
9.电子版发至qq:365359549,纸质版一式一份于11月3日前报送至教务处教学研究科,联系电话:2938140.。
钢渣作为配重混凝土集料的研究
砂 率 ,观察 拌和 物 的和 易性 ,测 定混 凝土 的2 d 度 , 8强 找 到 最 合 适 的 砂 率 。从 而 确 定 单 方 混 凝 土 各 原 材 料 的 用 量 。试验具 体步骤 如下 : ( )用 水 、水 泥 、 砂 和 石 子 配 制 C 5 2 ,C 0 1 1 ,C 0 3 和 C0 号的普通混凝 土 ,定出其基准 配合 比。 4标
下 降是 可 以接 受的。
1 试验 原料 本试验所采用的 水泥为山东水泥厂生产的 . 25 P04.
水 泥 。其 物 理 性 能 见 表 1
2试验方法
关 于 钢 渣 混 凝 士 的 配 合 比 计 算 还 没 有 建 立 经 验 公
标 准稠度 用水量, % 3 d
抗压 强度/ a MP 2d 8
抗折强度, a MP 3 d 2d 8
凝结时间, : ( mm) h 初凝 终凝
收 稿 日期 :2 1 — 2 3 0 0 1— 1
9 圃 憩 0
式 , 故 本 试 验 是 参 照 J 3 5 2 0 《 通 混 凝 土 配 合 比 设 G5 —0 0 普
始 ,每 隔 8 增 加 水 压 0 1P ,并 随 时 注 意 观 察 试 件 端 面 h .M a 情 况 , 一 直 加 至 6 试 件 中 3 试 件 表 面 发 现 渗 水 ,记 下 个 个
混 凝 土 大 。 在 相 同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水 灰 比 的条 件 下 , 不 断 调 整 混 凝 土 的
此时 的水压力 。混凝 土 的抗 渗标 号 以每组 6 个试件 中4 个
未 发 生 渗 水 现 象 的最 大 压 力 表 示 。 试 验 证 明 钢 渣 混 凝 土 的 抗 渗 性 能 略 低 于 普 通 混 凝 土 , 这 可 能 是 钢 渣 表 面 比较 粗 糙 、 吸 水 率 较 大 , 配 制 钢 渣 混 凝 土 时 用 水 量 更 大 ,随
钢渣对高原混凝土耐久性影响的研究进展
土发生反应,加剧混凝土耐久性劣化。 研究 [38-40] 表明混凝土界面过渡区( interface transition zone, ITZ) 存在
孔隙率较高、缺陷较多等问题,其变形幅度高于水泥浆体和骨料,是冻融循环破坏的主要对象。 传统砾石骨
2 钢渣对高原混凝土耐久性的影响
2. 1 抗冻性
经过多次冻融循环后,混凝土内部的冻胀微裂缝逐渐增加并扩大,为外部水分子及有害离子的侵入提供
了通道。 丁天庭等 [37] 研究了不同掺量钢渣微粉对混凝土抗冻性的影响,研究发现钢渣掺量较低时混凝土表
现出较高的抗冻性,然而随着掺量增加,混凝土孔径增大,孔数量增多,抗冻性明显降低。
Abstract: The extensive accumulation of steel slag poses a severe threat to ecological environment. Utilizing steel slag in
concrete effectively enhances the utilization rate. Under the coupling effect of low pressure and drying, the low activity
SHI Changchun2 , XIONG Rui2
(1. Qinghai Expressway Maintenance Service Co., Ltd., Xining 810021, China;
2. School of Materials Science and Engineering, Chang’ an University, Xi’ an 710061, China)
冶金渣高性能建筑砂浆粉的研制
冶金渣高性能建筑砂浆粉的研制
朱书景;侯浩波;秦莹
【期刊名称】《武钢技术》
【年(卷),期】2010()1
【摘要】通过胶砂强度试验,结合技术经济指标,确定出矿渣高性能建筑砂浆粉的最佳配合比。
并研究该砂浆粉配制砂浆的性能,主要分析砂浆稠度、分层度、强度等技术指标。
结果表明,矿渣高性能建筑砂浆粉可完全取代水泥、石灰膏,配制不同强度标号的砂浆。
【总页数】4页(P33-35)
【关键词】冶金渣;建筑砂浆粉;强度;性能;熟料
【作者】朱书景;侯浩波;秦莹
【作者单位】武钢研究院;武汉大学资源与环境科学学院;武汉理工大学资源与环境科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】X757
【相关文献】
1.粉煤灰建筑砂浆粉的研制与生产 [J], 孙秀发;刘凤云
2.搭建我国矿渣粉行业交流平台——全球主要冶金渣及矿渣粉协会综述 [J], 陈恩义
3.搭建我国矿渣粉行业交流平台——全球主要冶金渣及矿渣粉协会综述 [J], 陈恩
义
4.冶金渣粉磨技术现场交流暨冶金渣协会筹备组工作年会在宝钢召开 [J],
5.高性能单组分建筑用腻子粉的研制及应用 [J], 蔡志坚
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矿粉稳定钢渣混合料的强度及微观机理研究
第39卷第5期2023年9月森㊀林㊀工㊀程FOREST ENGINEERING Vol.39No.5 Sep.,2023doi:10.3969/j.issn.1006-8023.2023.05.021矿粉稳定钢渣混合料的强度及微观机理研究李黎阳1,陈国新2∗,田亚超3(1.新疆农业大学水利与土木工程学院,乌鲁木齐830052;2.嘉兴学院建筑工程学院,浙江嘉兴314001;3.新疆宝新盛源建材有限公司,乌鲁木齐830000)摘㊀要:为促进钢渣资源化利用,在对钢渣进行安定性评价的基础上,以石灰为碱激发剂,通过无侧限抗压强度试验㊁X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)研究不同碱激发矿粉配合比㊁碱激发矿粉掺量对矿粉稳定钢渣混合料抗压强度的影响,探讨矿粉稳定钢渣混合料的水化产物和强度增强机理㊂研究表明,混合料强度随石灰掺量的增加呈先增后减趋势,其中石灰和矿粉的最优配合比为1ʒ4.2㊂该配合比下,4.5%碱激发矿粉掺量的混合料7d强度达6.27MPa,满足高等级路面的技术要求;增加碱激发矿粉掺量,混合料抗压强度随之提高,荷载-变形曲线中弹性段逐渐增加,塑形段和下降段缩小,塑形变形能力降低;石灰能较好地激发矿粉-钢渣体系的潜在活性,水化产物包括水化硅酸钙㊁水化铝酸钙和羟基硅钙石,内部蜂窝状和纤维状胶凝结构使混合料内部结构趋于密实,提高混合料的宏观强度,改善混合料的体积安定性㊂关键词:矿粉;钢渣;无侧限抗压强度;荷载-变形曲线;微观机理中图分类号:U414㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1006-8023(2023)05-0183-07Study of Strength Characteristics and Micro-Mechanism ofSlag Stabilized Steel Slag MixtureLI Liyang1,CHEN Guoxin2∗,TIAN Yachao3(1.College of Hydraulic and Civil Engineering,Xinjiang Agricultural University,Urumqi830052,China;2.Collegeof Civil Engineering and Architecture,Jiaxing University,Jiaxing314001,China;3.Xinjiang Baoxin ShengyuanBuilding Materials Co.,Ltd,Urumqi830000,China)Abstract:In order to promote the resource utilization of steel slag,based on the stability evaluation of steel slag,using lime as al-kali activator,the unconfined compressive strength test,X-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscope(SEM)were used to study the effects of different alkali-activated slag mix ratios and alkali-activated slag content on the compressive strength of slag-sta-bilized steel slag mixture.The hydration products and strength enhancement mechanism of slag-stabilized steel slag mixture was dis-cussed.The research showed that the strength of the mixture increased first and then decreased with the increase of lime content,and the optimal mix ratio of lime and mineral powder was1ʒ4.2.Under this mix ratio,the7d strength of the mixture with4.5%alkali ac-tivated mineral powder content reached6.27MPa,which met the technical requirements of high-grade pavement.With the increase of alkali-activated slag content,the compressive strength of the mixture increased,the elastic section of the load-deformation curve in-creased gradually,the plastic section and the descending section decreased,and the plastic deformation capacity decreased.Lime can better stimulate the potential activity of the slag-steel slag system.The hydration products included hydrated calcium silicate,hydrated calcium aluminate and Jennite.The internal honeycomb and fibrous cementitious structure made the internal structure of the mixture denser and improved the macroscopic strength and volume stability of the mixture.Keywords:Slag;steel slag;unconfined compressive strength;load-deformation curve;micro-mechanism收稿日期:2022-12-23基金项目:新疆互力佳源环保科技有限公司项目(HLJY2020KY0402B)㊂第一作者简介:李黎阳,硕士研究生㊂研究方向为复合材料应用㊂E-mail:tmsllly@∗通信作者:陈国新,博士,教授,博士生导师㊂研究方向为新型建筑结构体系以及复合材料应用㊂E-mail:xjbnchgx@ 引文格式:李黎阳,陈国新,田亚超.矿粉稳定钢渣混合料的强度及微观机理研究[J].森林工程,2023,39(5):183-189. LI L Y,CHEN G X,TIAN Y C.Study of strength characteristics and micro-mechanism of slag stabilized steel slag mixture[J]. Forest Engineering,2023,39(5):183-189.森㊀林㊀工㊀程第39卷0㊀引言钢渣和矿渣是我国冶金行业主要固体废弃物,其中钢渣综合利用率不足30%,矿渣综合利用率为85%以上,因此大量学者对钢渣的资源化利用展开研究㊂在欧美等钢渣利用率较高的国家,道路工程已成为消纳钢渣的主要途径,其中50%以上的废弃钢渣被用于替代天然集料进行道路基层建设,而我国用于道路基层建设的钢渣仅占8%[1-2]㊂钢渣资源化利用受阻的主要原因是其体积安定性较差,内部游离氧化钙和氧化镁在水化过程中会产生体积膨胀㊂故钢渣集料出厂时应对其安定性进行评价,韩檬等[3]通过对比不同钢渣集料安定性评定方法,提出10d浸水膨胀率不超过2%的钢渣集料可用于道路工程建设㊂考虑到钢渣膨胀来源,一般需对钢渣原渣进行特殊工艺处理以降低活性物质含量,控制体积膨胀率㊂另外,朱光源等[4]发现部分矿物掺和料对抑制钢渣混合料膨胀效果同样明显,其中矿渣微粉(矿粉)的抑制作用尤为显著,吴辉等[5]认为水泥类材料本身的收缩变形与热闷处理后钢渣微粉内部少量惰性游离氧化物产生的微膨胀相互补偿,从而对维持试件体积稳定产生有利影响㊂基于此,刘玉民等[6]㊁肖杰等[7]以及丁庆军等[8]尝试将矿粉作为矿物掺合料制备含钢渣道路基层材料,但将碱激发矿粉作为主要胶凝材料,完全代替水泥以制备钢渣混合料的相关研究较少㊂在对钢渣集料进行体积安定性评价的基础上,研究不同碱激发矿粉配合比㊁碱激发矿粉掺量对矿粉稳定钢渣混合料抗压强度的影响,并借助X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)研究混合料的水化产物和微观结构,阐述矿粉稳定钢渣的强度增强机理㊂1㊀试验材料与试验方案1.1㊀试验原材料试验用钢渣取自宝钢集团新疆八一钢铁有限责任公司,为陈化1a以上的热闷渣㊂矿粉取自新疆宝新盛源建材有限公司㊂矿粉级别为S75,碱度1.15,比表面积为360m2/kg,7d活性指数为60%,灰白色粉末状㊂石灰为磨细消石灰,主要成分为Ca (OH)2,有效CaO㊁MgO的总含量为62%,白色粉末状㊂钢渣的X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)图谱如图1所示,主要矿物相为C2S㊁C3S㊁C3A和RO相(主要为MgO和FeO的固溶体),钢渣和矿粉的主要化学成分见表1㊂2 θ/(°)10203040506070801+2强度Intensity1-C2S2-C3S3-C3S4-RO 相11143图1㊀钢渣的XRD图谱Fig.1XRD patterns of steel slag表1㊀钢渣和矿粉的化学组成Tab.1Chemical composition of steel slag and slag%组成Chemical composition SiO2Fe2O3Al2O3CaO MgO SO3MnO钢渣Steel slag16.0218.76 6.2339.188.520.2-矿粉Slag36.74 1.989.7342.377.870.980.951.2㊀钢渣安定性评价按‘钢渣稳定性试验方法“(GB/T24175 2009)对钢渣集料进行浸水膨胀率试验,10d浸水膨胀率为1.33%,按‘钢渣中游离氧化钙含量测定方法“(YB/T4328 2012)对钢渣中游离氧化钙含量进行检测,其游离氧化钙含量为1.89%,满足‘钢渣沥青路面技术规程“(T/CECS979 2021)对钢渣浸水膨胀率低于2.0%㊁游离氧化钙含量低于3.0%的技术要求,认为试验用钢渣体积安定性合格㊂481第5期李黎阳,等:矿粉稳定钢渣混合料的强度及微观机理研究1.3㊀试验方法及配合比按‘公路工程无机结合料稳定材料试验规程“(JFG E51 2009)对混合料进行无侧限抗压强度试验,采用德国Bruker D8Advance型X射线衍射仪进行XRD测试,采用Carl Zeiss AG-SUPRA55VP型扫描电子显微镜进行SEM测试,观测试样微观形貌㊂试验采用粒径为0~26.5mm的全钢渣集料,根据‘公路路面基层施工技术细则“(JTG/T F20 2015)中推荐的水泥稳定碎石级配范围,结合钢渣集料的筛分结果,得到混合料中钢渣合成级配,见表2㊂进行碱激发矿粉配合比设计时,钢渣集料粒径选取范围为0~2.36mm,试验配合比见表3㊂进行矿粉稳定钢渣混合料抗压强度测试时,碱激发矿粉选用上述试验中石灰和矿粉的最优配合比,钢渣集料粒径选取范围为0~26.5mm,试验配合比见表4㊂表2㊀钢渣的合成级配Tab.2Composite gradation of steel slag级配Grading筛孔通过率(%)Percentage passing26.5mm19mm16mm13.2mm9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm0.075mm级配上限Upper grading limit10086797262453122151075级配下限Lower grading limit100827365533522138532钢渣级配Steel slag gradation1008578716040261711753表3㊀碱激发矿粉配合比设计Tab.3Mixing ratios of alkali-activated slag%试验组Group石灰Lime矿粉Slag钢渣Steel slag天然砂Natural sandA10.030.0700A2 4.225.8700A3 5.025.0700A4 6.024.0700A57.522.5700A630.00.0700A7 6.024.0070表4㊀混合料配合比Tab.4Mixing amount of binder试验组Group B1B2B3B4B5碱激发矿粉ʒ钢渣Alkali-activatedslagʒsteel slag4.5ʒ95.56ʒ947.5ʒ92.59ʒ9112ʒ88 2㊀试验结果与分析2.1㊀碱激发矿粉配合比试验结果碱激发矿粉配合比设计中各组试件无侧限抗压强度试验结果如图2所示㊂由图2可知,随着碱激发矿粉中石灰掺量的提高,混合料7d无侧限抗压强度呈先增长后下降趋势㊂其中A6组试件中未掺入矿粉,7d龄期的抗压试验组Group7d无侧限抗压强度/MPa7dunconfinedcompressivestrength2018161412108642A1A2A3A4A5A6A79.91619.418.415.213.14.3图2㊀A1-A7组试件7d无侧限抗压强度Fig.27d unconfined compressive strengthof groups A1-A7强度为4.3MPa,仅达到A1组单掺矿粉试件强度的43%,表明矿粉可显著提高混合料的力学强度,但单掺矿粉时混合料内部强度主要来源为集料间的内摩阻力和矿粉细颗粒填充效应对混合料孔隙结构的改善㊂2组单掺方案的试件强度均小于A2 A5组石灰矿粉复掺试件,两者复掺时,石灰对矿粉潜在活性的激发作用可促进混合料内部的水化进程,显著提高混合料的早期强度㊂同时对比不同集料类型的A4和A7组试件发现,钢渣集料对混合料抗压强度的提高同样显著,表明具备高强㊁多棱特性的钢渣颗粒可为混合料提供更强的摩阻力,而钢渣581森㊀林㊀工㊀程第39卷本身所具备的弱胶凝性也为混合料内部贡献了一定的黏结力,从而对混合料抗压强度提供有利影响[9]㊂当石灰与矿粉的质量比在1ʒ4~1ʒ5时,钢渣混合料试件的抗压强度最高,对A2 A5组试件抗压强度进行回归分析,得出石灰掺量对混合料抗压强度影响的拟合公式㊂y =-1123.6x 2+427.16x -21.47,R 2=0.92㊂(1)式中:y 为混合料7d 无侧限抗压强度;x 为石灰掺量㊂当石灰掺量达到0.19时,混合料强度达到最高,此时石灰与矿粉的质量比为1ʒ4.2,以此配合比制备碱激发矿粉结合料,进行后续混合料抗压强度试验㊂2.2㊀混合料抗压强度试验结果不同碱激发矿粉结合料掺量下混合料无侧限抗压强度试验结果如图3所示㊂结合料掺量(%)Binder content7 d 无限抗压强度/M P a 7 d u n c o n f i n e d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h14121086420 6.277.868.6811.0112.5845678910111213图3㊀不同结合料掺量下混合料7d 无侧限抗压强度Fig.37d unconfined compressive strength of mixturewith different binder content由图3可知,矿粉稳定钢渣混合料具备优良的力学性能,4.5%碱激发矿粉掺量下混合料7d 无侧限抗压强度便达到6.27MPa,满足‘公路沥青路面设计规范“(JTG D50 2017)对极重㊁特重交通条件下一级公路的强度要求㊂同时随着碱激发矿粉结合料掺量的增加,混合料7d 无侧限抗压强度展现出近似线性增长趋势,其中碱激发矿粉掺量由7.5%提高到9%时,混合料强度提升了27%,表明碱激发矿粉所提供的黏结力对混合料强度具有明显的提升作用㊂矿粉稳定钢渣混合料的受压破坏实质上是一种剪切破坏,其抗剪切能力计算表达式如下㊂τ=σtan φ+c ㊂(2)式中:τ为混合料的剪切强度;φ为内摩擦角;c 为黏结力㊂具备高强㊁多棱特性的钢渣颗粒为混合料提供了较强的内摩阻力(σtan φ),同时混合料内部石灰-矿粉-钢渣三元胶凝体系也为混合料提供了较强的黏结力(c ),共同提高了矿粉稳定钢渣混合料强度㊂2.3㊀荷载-变形曲线通过不同碱激发矿粉掺量下矿粉稳定钢渣混合料90d 龄期无侧限抗压强度试验中的荷载-变形曲线,表征不同强度下混合料的破坏特征,4.5%㊁6%㊁7.5%碱激发矿粉掺量下混合料荷载-变形曲线如图4所示㊂竖向荷载/k N V e r t i c a l l o a d坚向变形/mm Vertical deformation4003503002502001501005004.5%6.0%7.5%123456图4㊀不同结合料掺量下混合料受压荷载-变形曲线Fig.4Compression load -displacement curve of mixtureunder different binder content由图4可知,矿粉稳定钢渣混合料受压荷载-变形曲线总体分为弹性段㊁塑性段和下降段,且塑形段和下降段较长,表现出良好的塑形变形能力,符合半刚性基层材料的破坏特征㊂同时在加荷初期4.5%碱激发矿粉掺量下混合料表现出短暂的高模量现象,这是由于低结合料掺量下混合料内部钢渣粗骨料嵌挤作用明显,组成刚性骨架,在加荷初期表现为受压荷载-变形曲线上升迅速㊂但随着荷载的增加,不规则的钢渣颗粒表面因集中应力受损,致使骨架内集料开始产生滑移,荷载-变形曲线逐渐变缓㊂随着碱激发矿粉结合料掺量由4.5%增加至7.5%,荷载-变形曲线中峰值荷载逐渐提高,同时弹性段逐渐延长,表明随着碱激发矿粉掺量的提高,混合料内部水化反应提供了较为丰富的水化结晶产物,使得混合料的整体强度及刚度均有所增加㊂达到峰值荷载后混合料荷载-变形曲线的下降段逐渐缩短,表明其内部贯穿裂缝发展速度加快,混合料破坏形式由塑性向脆性发展㊂2.4㊀微观结构分析2.4.1㊀XRD 试验结果为研究不同胶凝体系对混合料水化产物的影681第5期李黎阳,等:矿粉稳定钢渣混合料的强度及微观机理研究响,对A1㊁A3㊁A6㊁A7组试样进行X 射线衍射分析,XRD 图谱如图5所示㊂I n t e n s i t y (a .u .)2 θ(°)强度I n t e n s it y 10203040506070801-Ca (OH )22-CaCO 33-SiO 24-C 2S 5-C 3S6-C-A-H 7-C-S-H 8-白钙沸石8-Gyrolite9-羟基硅钙石9-Jennite 13384417313111A7A3A696666751211A1图5㊀A1㊁A3㊁A6和A7组试样的XRD 图谱Fig.5XRD patterns of A1,A3,A6and A7samples由图5可知,各组试样主要衍射峰的结晶相种类及峰值均存在一定差异,A1组试样XRD 图谱显示单掺石灰稳定钢渣混合料内部主要结晶相产物为Ca(OH)2,而Ca(OH)2在凝聚结晶的过程中易形成不稳定的结晶接触点,在饱水的潮湿环境下易溶解,对混合料内部黏结力的提升贡献较小㊂A6组试样XRD 图谱显示单掺矿粉稳定钢渣混合料在25ʎ~35ʎ的衍射角范围内出现C -S -H 凝胶的弥散峰包[10],表明此时矿粉-钢渣体系内部存在一定的水化反应,但相对强烈的C 2S 和C 3S 的衍射峰表明此时体系水化进程较慢,对混合料内部黏结力的提升贡献较小㊂相比于单掺石灰或矿粉,两者复掺的碱激发矿粉稳定钢渣㊁碱激发矿粉稳定天然砂内部水化产物更为丰富,C -S -H 凝胶弥散峰包也高于前两者㊂石灰矿粉稳定天然砂A7组试样XRD 图谱中发现白钙沸石(Gyrolite)和较高的SiO 2衍射峰,表明此时混合料内部C -S -H 结构C /S 较低,SiO 2则主要来自天然砂㊂石灰矿粉稳定钢渣A3组试样XRD 图谱中发现羟基硅钙石(Jennite)和C -A -H㊁C -S -H 凝胶弥散峰包更加明显,表明此时混合料内部C -S -H 结构C /S 较高,矿粉和钢渣均参与水化,体系水化进程较快,两者展现出协同水化作用,对混合料内部黏结力的提升提供了较大贡献㊂2.4.2㊀扫描电子显微镜(scanning electron microsco-py,SEM)试验结果石灰矿粉稳定天然砂混合料A7组试样的SEM 照片如6(a)和图6(b)所示,石灰矿粉稳定钢渣混合料A3组试样的SEM 照片如6(c)和图6(d)所示㊂(a )A7组试样基体结构(a )Internal structure of A7 specimens (b )A7组试样凝胶结构(b )Gel structure of A7 specimens(c )A3组试样基体结构(c )Internal structure of A3 specimens (d )A3组试样凝胶结构(d )Gel structure of A3 specimens图6㊀A3㊁A7组试样的SEM 照片Fig.6SEM photographs of A3and A7samples781森㊀林㊀工㊀程第39卷㊀㊀由图6可知,A7组试样基体结构较为平整,表面仍有较多未水化的矿粉颗粒,水化产物无法覆盖天然砂和矿粉颗粒,碱激发矿粉浆体和天然砂颗粒之间的界面过渡区存在缝隙,浆体与骨料间连接不够紧密㊂同时其水化产物形貌以团絮状C-S-H凝胶颗粒为主,掺杂少量草状㊁卷箔状C-S-H凝胶㊂A3组试样基体结构凹凸不平,原因在于钢渣本身多孔㊁多棱角,此时图中显示水化产物已覆盖钢渣颗粒表面,并将碱激发矿粉浆体和钢渣颗粒黏结成整体,试样水化产物包括蜂窝状凝胶结构㊁细长的纤维状胶凝结构和六方板状的Ca(OH)2晶体,蜂窝状凝胶结构表面网络化程度较高,表面附着的卷箔状C-S-H凝胶更为细小,交错程度变高,均为胶凝体系内部C/S提高的特征,此时产生的C-S-H凝胶更为稳定[11-13],同时大量纤维状结构相互搭接填充于钢渣孔隙中,体系水化程度较A7组试样有所提高㊂图6中碱激发矿粉硬化浆体主要由凝胶类产物组成,这一特点使得混合料得到较高的抗压强度,其在生长过程中会使混合料产生一定的自收缩,从而抑制钢渣混合料的体积膨胀[14-15]㊂钢渣颗粒周围伴随六方板状的Ca(OH)2晶体,并在晶体上面发现部分凝胶,原因在于钢渣颗粒溶出的OH-使其周围处于局部高碱环境下,Ca(OH)2溶解度较低(0.17g),析出的Ca(OH)2晶体成为凝胶生成的非均匀成核基体[16],同时钢渣颗粒周围的Ca(OH)2晶体沉淀会吸收OH-降低局部液相碱度,加速硅酸根离子聚合,促进凝胶产物的生成㊂钢渣中二价金属离子活性大于矿粉玻璃体的水化速度,故钢渣溶出的Ca2+可作为钙源补充液相中由矿粉玻璃体裂解出的活性硅酸根离子水化所需的离子条件,并促使生成较高C/S的C-S-H凝胶,提高体系稳定性[17-18]㊂该过程可做下式表达㊂ʉSi O Siʉ+OH-ңʉSi OH+ʉSi O-㊂(3)ʉSi O-+Ca OH+ңʉSi O Ca OH㊂(4)式中,钢渣颗粒溶出的金属离子在消耗硅酸根离子的同时降低了其在液相中的含量,打破矿粉玻璃体表面与液相中的硅酸根离子平衡,促进硅酸根离子从矿粉玻璃体表面迁入液相,加速矿粉玻璃体的解离,同时矿粉解离出的硅酸根离子对Ca2+的消耗又使得液相中Ca2+的含量降低,进一步促进了钢渣颗粒水化[19-20]㊂两者展现出的协同水化作用加速了体系的水化进程,为混合料内部提供更大的黏结力,从而提高了混合料的宏观强度㊂3㊀结论1)单掺石灰和矿粉制备的钢渣混合料强度低于两者复掺,同时随着碱激发矿粉中石灰掺量的增加,混合料强度先增加后减少,矿粉稳定钢渣混合料内部石灰和矿粉的最优配合比为1ʒ4.2㊂2)在石灰和矿粉质量比为1ʒ4.2的条件下, 4.5%碱激发矿粉掺量下矿粉稳定钢渣混合料7d 无侧限抗压强度达到6.27MPa,满足高等级公路的技术要求㊂混合料受压荷载-变形曲线总体分为弹性段㊁塑性段和下降段,随着碱激发矿粉掺量的增加,曲线的破坏荷载点提高,弹性段延长,塑性段和下降段缩短㊂3)矿粉稳定钢渣混合料中钢渣集料贡献了较强的内摩阻力,碱激发矿粉和钢渣通过协同水化生成较多CSH㊁CAH等水化产物,在微观形貌上体现为大量蜂窝状㊁纤维状凝胶穿插黏结于碱激发矿粉浆体和钢渣集料之间,使结构趋于致密,提高混合料的宏观强度,改善混合料的体积安定性㊂参考文献[1]吴少鹏,崔培德,谢君,等.钢渣集料膨胀抑制方法及混合料体积稳定性研究现状[J].中国公路学报,2021,34 (10):166-179.WU S P,CUI P D,XIE J,et al.Expansive inhibition method of steel slag aggregate and volume stability of mix-ture:a review[J].China Journal of Highway and Trans-port,2021,34(10):166-179.[2]沈凡,庞若楠,李潜,等.掺钢渣再生沥青混凝土路用性能及力学性能研究[J].公路工程,2021,46(3):180-187. 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钢渣替换混凝土骨料的力学性能影响综述
安徽建筑中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1007-7359(2024)1-0065-02DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.1.0240引言钢铁产业是国民经济的重要支柱产业,在经济发展、工程建设和稳定就业等方面发挥着重要作用。
目前我国钢铁年产量达10亿t ,约占全球年总产量的50%,稳居世界第一。
然而,钢渣作为炼钢过程中的主要副产物,对环境的污染问题也日益严重。
据统计,我国当前钢渣年产量达1.2亿t ,钢渣固废累计储量已超20亿t ,形成大量堆积,严重侵占农地资源,污染生态环境。
我国“十一五”发展规划就曾指出,钢渣的综合利用率应达86%以上,基本实现零排放。
然而目前对钢渣的综合利用率仅20%~30%,远低于规划要求和发达国家利用的平均水平[1]。
钢渣材料成分与水泥熟料具有一定的相似性,并具有强度高、硬度大、耐磨性强等特性,为其在混凝土中的应用提供了诸多可能。
同时,我国混凝土材料消耗巨大,采用钢渣制备混凝土,将有效减小自然资源消耗,降低建筑活动碳排放量,对实现“双碳”目标、建成“美丽中国”具有重大战略意义。
鉴于钢渣的材料特性和建筑用混凝土消耗现状,为提高钢渣的综合利用率,近年来科学界和工程界陆续开展了使用钢渣替换混凝土粗细骨料的尝试,并对钢渣替换粗细骨料的混凝土材料力学性能进行了研究。
然而,目前国内外针对钢渣替换混凝土粗细骨料对其力学性能的作用效益认识尚未统一,严重影响其在实际工程中的推广和应用。
为此,本文拟基于现有研究,明确钢渣替换混凝土粗细骨料对其力学性能的影响效果,开展不同钢渣替换率下混凝土材料的适用性分析,为钢渣混凝土在实际工程中的应用提供参考依据。
1钢渣替换粗骨料混凝土的材料性能研究综述目前钢渣混凝土的制备主要是通过钢渣替换混凝土聚合物中的砂(细骨料)、石(粗骨料),其材料性能的研究主要包括抗压、抗拉、抗折和干缩性能等关键参数。
1.1抗压性能对于钢渣替换粗骨料混凝土的抗压强度,刘华山[2]研究出随着钢渣对粗集料替换率的提高,混凝土抗压强度逐渐增大,且随着龄期的增加,替换率越高的混凝土抗压强度提高越大,结果表明最佳替换率为50%。
基于RHT本构模型的钢渣混凝土SHPB模拟研究
33总174期 2023.12 混凝土世界引言混凝土是一种广泛应用于工程结构中的复合材料,其在动态荷载作用下的力学性能与静态荷载作用下的力学性能有显著差异,因此研究混凝土的动态本构关系对于理解和预测混凝土结构在冲击、爆炸等极端条件下的响应和破坏具有重要意义。
为描述混凝土在高应变率下的非线性、各向异性、损伤和孔隙压实等特征,许多学者提出了不同的动态本构模型,如HJC模型、RHT模型、TCK模型等。
其中,RHT模型是由Riedel、Hiermaier和Thoma提出的一种基于损伤力学和孔隙压实理论的混凝土本构模型,其具有形式简单、参数少、适用范围广等优点[1]。
钢渣是一种由高炉冶炼铁或转炉精炼钢时产生的副产品,其主要成分为氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钙等[2],具有良好的物理力学性能和耐久性能,可作为混凝土中骨料或水泥的替代材料使用,从而提高混凝土的强度、耐久性和抗渗性,实现钢渣的资源化利用,减少环境污染[3-6]。
然而,目前对钢渣混凝土在动态荷载作用下的力学性能和本构关系的研究还较少,尚缺乏适用于钢渣混凝土的RHT动态本构模型。
因此,本文首先通过力学试验获得不同掺量钢渣混凝土的静态力学性能参数,包括轴心抗压强度、弹性模收稿日期:2023-9-13第一作者:常银会,1997年生,硕士,主要从事固废混凝土的研究与应用相关工作,E-mail:****************项目信息:宁夏回族自治区重点研发计划“煤电与冶金多固废协同高效制备绿色高性能混凝土关键技术与规模化应用”(2022BDE02002)基于RHT本构模型的钢渣混凝土SHPB模拟研究常银会 楚京军 侯 荣 刘亚娟宁夏赛马科进混凝土有限公司 宁夏 银川 750000摘 要:本文采用试验和数值模拟相结合的方法,对钢渣混凝土的静力学性能和冲击动力学性能展开研究。
在试验部分,制备了四种不同钢渣掺量(0%、25%、35%、45%)的混凝土试件,并对其抗压强度和抗拉强度进行测试。
钢渣代砂建筑砂浆的性能研究
钢渣代砂建筑砂浆的性能研究
张继香;李启令;徐莉;顾文飞
【期刊名称】《建筑材料学报》
【年(卷),期】2006(009)005
【摘要】研究了宝钢转炉滚筒渣、电炉渣代砂建筑砂浆的和易性、强度、凝结时间和收缩等性能.结果表明,用2种钢渣代砂配制的建筑砂浆,其和易性、强度和收缩性能较普通砂浆均有明显改善,凝结时间能达到要求,且电炉渣优于滚筒渣.
【总页数】4页(P623-626)
【作者】张继香;李启令;徐莉;顾文飞
【作者单位】同济大学,材料科学与工程学院,上海,200092;同济大学,材料科学与工程学院,上海,200092;上海宝钢综合开发公司,上海,201900;上海宝钢综合开发公司,上海,201900
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
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不同水泥的钢渣混凝土基本力学性能试验研究
不同水泥的钢渣混凝土基本力学性能试验研究
韩艳丽;冯勇;晋强;肖磊
【期刊名称】《水利与建筑工程学报》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】在原有混凝土配合比的基础下,利用钢渣粗骨料对混凝土中的天然骨料进行部分替换,进行钢渣混凝土配合比试验,分别用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥作为胶凝材料,进行配合比试验,比较用两种水泥分别拌制下,钢渣混凝土的早期抗折、抗压强度及后期强度发展变化,进行不同水泥品种下钢渣混凝土基本力学性能研究。
【总页数】4页(P98-101)
【作者】韩艳丽;冯勇;晋强;肖磊
【作者单位】新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
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钢渣比表面积对低碳建筑材料性能的影响
钢渣比表面积对低碳建筑材料性能的影响
杨全兵;王文洁
【期刊名称】《粉煤灰》
【年(卷),期】2017(029)001
【摘要】研究了钢渣的粉磨特性及其比表面积对低碳建筑材料性能的影响.试验结果表明,随着粉磨时间的延长,钢渣的比表面积逐渐增大,但其粉磨效率逐渐降低;随着钢渣比表面积的提高,砂浆的流动度和碳化养护时间逐渐增大,LBM试样的抗折强度和抗压强度也明显增加,且比对比试样的强度增加30倍以上;综合考虑能耗和强度指标,应选用比表面积约350 m2/kg的钢渣作为制备低碳建筑材料的主要胶结材,其抗折强度和抗压强度可分别超过6 MPa和25MPa.
【总页数】3页(P18-20)
【作者】杨全兵;王文洁
【作者单位】同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804;同济大学材料学院材料工程研究所,上海201804;同济大学材料学院材料工程研究所,上海201804;上海宝钢新型建材科技有限公司,上海200431
【正文语种】中文
【中图分类】X757
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钢渣粉掺量对泡沫混凝土物理力学性能的影响
钢渣粉掺量对泡沫混凝土物理力学性能的影响袁振;晋强;王秀红;朱志伟;白建飞【摘要】通过设计掺量为0~50%的钢渣粉替代水泥,制备钢渣泡沫混凝土,分析在标准养护条件下,钢渣泡沫混凝土密度、干燥收缩和热工性能.试验结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,泡沫混凝土的净浆流动度、初凝时间和终凝时间呈逐渐增加的趋势,各龄期的抗压强度呈先提高后降低的趋势,各龄期干燥收缩量和干燥收缩率基本呈先增大后减小再增大的趋势,干密度、吸水率和导热系数都呈逐渐增大的趋势.综合分析,泡沫混凝土的最佳钢渣粉掺量为胶凝材料质量的20%.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2019(046)006【总页数】5页(P91-95)【关键词】泡沫混凝土;钢渣粉;抗压强度;干燥收缩;热工性能【作者】袁振;晋强;王秀红;朱志伟;白建飞【作者单位】新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;新疆八一钢铁股份有限公司,新疆乌鲁木齐 830052;乌鲁木齐市建筑建材科学研究院,新疆乌鲁木齐 830000【正文语种】中文【中图分类】TU528.20 引言泡沫混凝土具有保温隔热、轻质多孔、防火减震、吸声隔声等优良性能,而且在生产过程中可以利用大量的废弃物,非常符合我国墙体改革和建筑节能的大趋势[1]。
但是泡沫混凝土存在体积稳定性差、强度低、吸水率高等缺点,严重制约了其发展应用[2]。
钢渣是钢铁炼金中的废弃物,目前我国的钢渣产生率为粗钢产量的15%~20%,但综合利用率仅为22%[3]。
钢渣的综合利用不但可以实现废弃物资源再利用,也可在一定程度上改善混凝土的性能。
钢渣的主要矿物成分C3S 和C2S 具有一定的水化活性[4],不但能降低水泥生产成本,而且能提高水泥性能,调节水泥强度[5],并且钢渣-水泥胶凝材料各龄期的强度都有显著增长[6]。
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钢渣砂干混砂浆的力学性能及膨胀性能研究甘万贵, 孙立群2, 吴江红1, 赵青林2, 黄佩2(1. 武汉钢铁集团公司冶金渣分公司, 武汉, 4300802. 武汉理工大学材料学院, 武汉, 430070)摘要:通过对比研究不同粒径(0.15-0.3mm、0.3-0.6mm以及0.6-1.18mm)武钢自然堆放钢渣等体积取代石英砂配制干混砂浆的强度及膨胀率指标,来探讨粒径小于1.18mm的武钢钢渣砂用于配制干混砂浆的可行性。
结果表明,武钢钢渣砂单粒径取代石英砂配制的砂浆强度和参比样石英砂配制的砂浆的强度相当,且均优于全级配取代配制的砂浆强度。
全级配取代时,对强度会产生负面影响,表征为随着取代量的增加强度降低,但亦可配制出满足不同强度等级要求的砂浆。
钢渣砂砂浆体积膨胀率与粒径大小和取代量均呈正比关系,即随着粒径的增加和取代量的增大,钢渣砂砂浆的膨胀量增大,但其膨胀率均小于0.1%,并未对砂浆试块的安定性造成影响。
这说明当钢渣砂粒径小于1.18mm 时,可取代同粒径天然砂或石英砂用于干混砂浆的配制,并可保证干混砂浆对力学性能和膨胀性能的要求。
关键词:武钢钢渣砂;干混砂浆;强度;膨胀率钢渣是炼钢过程中为了除去钢中的杂质而产生的副产物。
随着工业的迅猛发展,钢产量正急剧增长,与此同时,钢渣的数量也在与日剧增。
全世界每年排放钢渣约1~1.5亿吨,据统计2006年我国钢渣的年排放量已达5863万吨,积存钢渣已有3.3845亿吨[1]。
近几十年来,国内外科技工作者在钢渣的综合利用方面开发了不少新技术,为钢渣的再利用提供了更多的途径,如利用钢渣砂代替天然河砂用作建筑材料。
本文以武钢自然渣作为原料,对其粒径小于1.18mm的钢渣砂在建筑砂浆中代砂的可行性进行了研究[2-4]。
1.原材料及实验方法1.1原材料水泥为凌云水泥厂生产的32.5级矿渣水泥,其基本性能指标如表1所示。
表1 水泥的性能指标水泥品种初凝时间(h:min)终凝时间(h:min)抗折强度(MPa)R3d R28d抗压强度(MPa)R3d R28dP.S 32.5级2:37 3:28石英砂表观密度为2.6×103Kg/m3。
所用钢渣砂和石英砂先按标准砂的级配要求,进行筛分并调整砂的级配,使石英砂在0.6-1.18mm、0.3-0.6mm、0.15-0.3mm这三个粒径区域的量都等于300g,总量1350g±5g(具体配比见表2所示)。
表2干混砂浆用砂级配表粒径区域(mm) 2.36~1.18 0.6~1.18 0.3~0.6 0.15~0.3 0~0.15 砂质量(g)实验采用武钢自然渣(堆放一年以上),主要为转炉钢渣,表观密度为3.3×103 Kg/m3。
其化学组分如表3所示。
钢渣饱和面干吸水率如表4所示。
表3 试验选用钢渣的化学组成成分 232523223烧失量 含量(%) 表4钢渣砂饱和面干吸水率 钢渣砂粒径范围(mm ) 饱和面干吸水率(%)7.67 7.677.751.2试验方法为了考察不同粒径、不同掺量的钢渣砂对干混砂浆性能的影响,实验参考GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》,用钢渣砂等体积取代相同粒径石英砂30%、50%、100%,每份胶砂的材料质量为水泥︰砂︰水=450±2︰1350±5︰225±1。
考虑到钢渣砂具有较大的吸水性,在配制砂浆并按设计水灰比用水量搅拌时会使砂浆流动度降低,造成水灰比的变化,为了消除这一影响因素,在成型搅拌前预先对钢渣砂进行预吸水。
钢渣砂饱和面干状态下的吸水量根据JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》标准中T 0330—2005《细集料密度及吸水率试验》的要求进行确定。
钢渣砂干混砂浆的常规力学实验包括抗折、抗压实验按照GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行。
测定膨胀率用试样尺寸为40mm ×40mm×160mm ,其有效长度L(mm) 为扣除试件两端钉头埋入长度后的长度值。
试件成型后放入(20±3)℃、相对湿度95%以上的标准养护箱中养护,24h 后脱模,测其基准长度L 0(mm)。
然后放入80℃恒温水浴箱中养护,每日从水中取出冷却至室温后,测其长度L i (mm),然后放回养护箱继续养护至相应龄期。
膨胀率计算公式为%1000⨯-=LL L P i 。
2. 钢渣砂干混砂浆的力学性能2.1 不同粒径不同取代量时钢渣砂对砂浆强度的影响实验考察了三个不同钢渣砂粒径范围0.6-1.18mm 、0.3-0.6mm 、0.15-0.3mm ,不同钢渣砂取代量0%、30%、50%和100%对砂浆机械强度的影响。
图1为不同粒径不同取代量时钢渣砂对砂浆强度的影响。
(a )抗折强度 (b )抗压强度图中: ■ – 代表粒径0.15~0.3mm 钢渣砂砂浆7d 抗折和抗压强度, □– 代表粒径0.15~0.3mm 钢渣砂砂浆28d 抗折和抗压强度 ▤ – 代表粒径0.3~0.6mm 钢渣砂砂浆7d 抗折和抗压强度, ▥– 代表粒径0.3~0.6mm 钢渣砂砂浆28d 抗折和抗压强度, ▢ – 代表粒径0.6~1.18mm 钢渣砂砂浆7d 抗折和抗压强度, ▣– 代表粒径0.6~1.18mm 钢渣砂砂浆28d 抗折和抗压强度。
图1 不同粒径不同取代量时钢渣砂砂浆强度由图1可知,不同粒径不同取代量时钢渣砂砂浆的抗折抗压强度存在相似的规律。
具体表征为: 1)在相同的粒径范围内,随钢渣砂取代石英砂量的增加,钢渣砂砂浆的强度值未发生明显的变化。
表征在单条曲线上强度值虽然有波动,但均在10%的测量误差范围内,即在图中阴影部分所示范围内。
该测量误差范围,即阴影部分的绘制是由该龄期下所有的粒径范围内的不同钢渣砂取代量下,砂浆强度值的平均值上下浮动10%后绘得。
2)不同粒径范围0.6-1.18mm、0.3-0.6mm、0.15-0.3mm的钢渣砂取代石英砂后,钢渣砂砂浆的强度值亦未发生明显的变化。
表征在相同取代量时,对应不同粒径的钢渣砂砂浆的强度值变化不大,也均在图中阴影部分所示范围内,即在10%的测量误差范围内。
由此可见,当钢渣砂粒径小于1.18mm以下时,单粒径钢渣砂取代石英砂后对砂浆强度影响不大。
2.2全粒径钢渣砂取代石英砂时对砂浆强度的影响图2所示为粒径区域为0.15~0.3mm、0.3~0.6mm、0.6~1.18mm的钢渣砂全粒径取代石英砂时砂浆抗折抗压强度的变化情况。
(a)抗折强度(b)抗压强度图2 全粒径不同钢渣砂取代量时各砂浆机械强度由图2可知,全粒径钢渣砂取代石英砂后会降低干混砂浆的强度,并且强度随着钢渣砂取代量的增加逐渐降低。
3.钢渣代砂砂浆膨胀率试验3.1 相同粒径不同取代量时钢渣砂对砂浆膨胀性能的影响实验首先考察了在相同粒径区域情况下,不同钢渣取代量时钢渣砂对砂浆膨胀性能的影响,实验结果如图3所示。
由实验结果可知,随着钢渣取代量的增加,不论在哪个粒径区域范围内,砂浆的膨胀率都随着掺量的增加而增大。
由图3(a)中还可看出,在取代区域0.15~0.3mm粒径,取代量为30%时,砂浆膨胀率与无钢渣的砂浆膨胀率相差不大,砂浆的影响最小,并且直到后期(20d后)才表现出略高的膨胀性能;取代量为50%时,砂浆的膨胀在20d后逐渐趋于稳定并且膨胀值趋近于零。
说明适当的引入具有膨胀性组分的钢渣,在合适引入量时可改善砂浆的收缩特性,配制出微膨胀无收缩的砂浆。
当钢渣掺量为100%的砂浆表现出较明显的膨胀行为,且在10d后膨胀逐渐趋于稳定。
由图3(b)中亦可看出,在取代区域0.3~0.6mm粒径范围段,砂浆表现出和0.15~0.3mm粒径范围段相同的膨胀行为,在50%取代量时砂浆在20天后膨胀趋近零。
钢渣掺量为100%时,砂浆表现出明显的膨胀性,且在10d后膨胀逐渐趋于稳定。
图3(c)中0.6~1.18mm粒径范围段钢渣砂砂浆在50%取代量时,至28天时膨胀量并未趋近于零,钢渣砂砂浆表现为微膨胀特性。
图3 相同粒径不同取代量时砂浆膨胀率3.2 相同钢渣砂取代量不同粒径取代范围内钢渣砂对砂浆膨胀性能的影响为了对比在相同钢渣砂取代量的情况下,不同粒径范围内钢渣砂对砂浆膨胀性能的影响,特将砂浆的膨胀性能曲线绘制如图4所示。
m mmm m图4 相同钢渣砂取代量不同粒径取代区域砂浆膨胀率由图4(a)可看出,在钢渣取代量为30%不同粒径取代区域的情况下,砂浆膨胀率情况较为相似,且膨胀性表现不明显,对砂浆的影响较小。
而由图4(b)可看出,在取代量为50%的情况下,各粒径的砂浆表现出微弱的膨胀性。
且在20d后逐渐趋于稳定。
膨胀率几乎趋近于零。
图4(c)则表征出在取代量为100%的情况下,砂浆表现出非常明显膨胀性,尤其是砂浆早期(0~8d内)膨胀率出现陡然上升的情况,在10d后逐渐趋于稳定。
因此,利用钢渣砂自身具有的微膨胀性,可配制出具有微膨胀性能的干混砂浆,还可用于旧建筑物的修复。
3.3由图5可知,随着钢渣取代量的增加,砂浆的膨胀率逐渐增加,掺量为30%时膨胀率值较为平稳,起伏不大;掺量为50%时,具有微弱膨胀性,而在掺量为100%时,砂浆的膨胀率非常明显且后期膨胀率增加较大。
所有砂浆在测试过程中并未见试件损坏,即在蒸煮条件下砂浆试件安定性是合格的。
4.结论1)不同粒径不同掺入量的钢渣砂对砂浆力学强度与膨胀性能均有一定程度影响。
不同粒径范围0.6-1.18mm、0.3-0.6mm、0.15-0.3mm下,不同掺量钢渣砂取代石英砂后,钢渣砂砂浆的强度值未发生明显的变化,均在其10%的测量误差范围内。
但随着粒径增大,或掺量的增加,钢渣砂砂浆的膨胀量随之增加。
2)在钢渣取代量在30%时,不同粒径取代区域的情况下,各砂浆强度发展和膨胀率的经时变化情况较为相似,膨胀性表现不明显,对砂浆强度的影响最小。
取代量为50%时,砂浆膨胀率逐渐趋近于零,表征出零膨胀特性,在旧建筑物的修复中具有优势。
3)为严格保证安定性要求,推荐全级配钢渣砂合理取代量为50%。
参考文献:[1] 中华人民共和国工业和信息化部.《普通预拌砂浆用钢渣砂》行业标准编制说明.中华人民共和国黑色冶金行业标准, 2008(征求意见稿).[2] 张继香,李启玲,徐莉,顾文飞. 钢渣代砂建筑砂浆的性能研究[J]. 建筑材料学报,2006,(10):623-626.[3] 孙树彬.钢渣的成分对钢渣胶凝性能的影响[A].水泥学术会议论文选集编辑委员会.水泥学术会议论文选集[C].北京:中国建筑工业出版社,198-1981.431-435.[4] 方宏辉.钢渣胶凝细集料试验研究和应用[J].中国废钢铁,2005,10(5):17223.。