钢渣作为细骨料制备配重混凝土的试验研究

2018-10-11孙琳王松亮李丹丹

商品混凝土 2018年9期

孙琳，王松亮，李丹丹

（徐州中联混凝土有限公司，江苏徐州 221100）

0 前言

海底油气管道表面需涂敷配重混凝土，增加管道自重以克服水对管道的浮力，同时起到对管道的保护作用；高层建筑物的电梯需使用配重混凝土，以调整系统重心，保持系统稳定。结构配重所用的是表观密度大于2600kg/m3的配重混凝土，较大的表观密度需要选用表观密度大的骨料来实现。常用于配制混凝土的重骨料有矿石砂、钢渣、重晶石、铁精粉等[1]。

钢渣作为重混凝土常用的骨料，在我国存量巨大。我国是世界第一产钢大国，钢产量居世界首位；由此产生了大量的废弃钢渣，不仅占用大量的土地资源，且严重污染环境[2]。研究钢渣作为配重混凝土骨料的应用效果，对废弃钢渣的回收再利用有重要意义。

1 原材料

（1）水泥：淮海中联 P·O42.5 水泥，标准稠度需水量为 28.5%，28d 抗压强度 53.3MPa。

（2）粉煤灰：国华Ⅰ级灰，45µm 方孔筛筛余6.4%，28d 活性指数 76%。

（3）矿粉：徐钢 S95 级矿粉，流动度比 95%，28d活性指数 96%。

（4）天然河砂：Ⅱ区中砂，含泥量 1.8%，细度模数 2.5。

（5）碎石：公称粒径 5～31.5mm 碎石，含泥量0.5%。

（6）水：市政自来水。

（7）外加剂：苏博特 PCA-1 高效减水剂，减水率18.8%。

（8）引气剂：苏博特 GYO-Ⅲ 引气剂。

（9）钢渣：马钢转炉钢渣。

2 试验方法

将钢渣粉进行粉磨、筛分，取粒度范围 0.08～5mm的细钢渣为试验样品，样品性能检测结果见表 1。细钢渣取代天然砂作为细骨料，配制混凝土并检测混凝土性能。

表1 细钢渣性能检测结果

以强度等级 C30 的普通混凝土配合比为试验用理论配合比，具体配比见表 2。混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能检测分别按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》和 GB/T 50082—2016《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的相关规定执行。

水泥粉煤灰矿粉河砂碎石水外加剂265 35 55 755 1100 180 5.3

3 结果与讨论

3.1 细钢渣用量对混凝土工作性能、力学性能的影响

以试验用 C30 理论配合比为基准配合比，采用细钢渣等体积取代天然砂，配制混凝土并检测混凝土相关性能，检测结果见表 3。

结果表明：随着细钢渣用量的增加，混凝土拌合物工作性能下降，硬化混凝土的力学性能呈现先上升后下降趋势。由于细钢渣表观密度大于天然砂，等体积细钢渣的质量大于天然砂，细骨料总量随细钢渣的体积分数上升；过量细骨料破坏了骨料总体的颗粒级配，骨料空隙率增大，用于填充骨料空隙的浆体数量增多，混凝土拌合物工作性能下降。适量细钢渣取代天然砂，混凝土力学性能提高；当细骨料数量过多时，粗骨料的支撑作用下降，混凝土力学性能降低[3]。

表3 细钢渣用量对混凝土性能的影响

3.2 细钢渣用量对混凝土耐久性能的影响

混凝土的体积稳定性直接影响混凝土的耐久性能，进而影响混凝土的使用寿命。图 1 显示了细钢渣用量对混凝土收缩率的影响。

图1 细钢渣用量对混凝土收缩率的影响

由图 1 可知，随着细钢渣用量的增加，混凝土的收缩率明显下降，体积稳定性提高。矿粉作为矿物掺合料，通常导致混凝土收缩率增大，体积稳定性下降；钢渣中存在少量 f-CaO 和 f-MgO，具有水化膨胀特性，混凝土硬化后，CaO 和 MgO 的缓慢水化可以补偿混凝土的收缩，提高混凝土的体积稳定性[4]。

3.3 引气剂掺量对混凝土性能的影响

在混凝土中掺入适量引气剂可以改善混凝土的工作性能，以细钢渣完全取代天然砂作为基准配合比，检测引气剂掺量对混凝土性能的影响，检测结果如表 4 所示。

试验结果表明：混凝土的工作性能随着引气剂掺量的增加而得到改善；掺入适量引气剂，混凝土力学性能提高，引气剂掺量过大时，混凝土力学性能降低。细钢渣完全取代天然砂时，细骨料用量的增多破坏了骨料级配，造成混凝土工作性能和力学性能下降；掺入引气剂后，引入的气泡改善了骨料的颗粒级配，提高了混凝土的性能，引气剂掺量过大时，过量的气泡造成混凝土力学性能的下降。