鋼渣粉在混凝土中的應(yīng)用研究
第1章 概述
鋼渣粉是利用煉鋼廠的副產(chǎn)品—鋼渣，經(jīng)磨細(xì)加工所得，它具有較高的潛在活性，可作為混凝土的獨立組分來改善混凝土的有關(guān)性能。目前，我國鋼渣年總排放量2000多萬噸，綜合利用率約55%~65%，大部分用于建筑工程或建材方面。鋼渣基本呈黑灰色，外觀接近于結(jié)塊的水泥熟料，其中摻雜一些Fe粒，硬度高，密度約為3150~3250 kg/m3。其主要是金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和補爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)和為調(diào)整鋼渣性質(zhì)而加入的造渣材料如石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等。
鋼渣粉的礦物組成取決于鋼渣的堿度；低堿度鋼渣中主要成分為Fe2O3，并固溶有MnO、CaO；在高堿度鋼渣中以MgO、FeO、MnO組成的固溶體為主。由于在磨細(xì)的鋼渣粉礦物組成中，C3S和C2S的含量都比較高，可用于取代部分水泥用以混凝土生產(chǎn)，以減少成本。但是由于鋼渣粉存在一定量的f-CaO等會導(dǎo)致體積膨脹，引起安定性不良，產(chǎn)生危害，所以使用時應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行安定性檢驗。而MgO以鎂薔薇輝石礦物存在或者存在于二價金屬離子氧化物中，不會對安定性產(chǎn)生不良的影響。
第2章 原材料及試驗方法
2.1 原材料
水泥：新都牌普通硅酸鹽42.5級水泥；
砂：河砂（細(xì)度模數(shù)為2.8）；
石子：5~25mm連續(xù)級配碎石；
外加劑：FDN高效減水劑；
礦粉：浙江合力新型建材有限公司（S95級）；
鋼渣粉：浙江海穆鋼鐵服務(wù)有限公司生產(chǎn) 。
2.2 鋼渣粉化學(xué)成分見下表：
2.3 試驗方法：
安定性參考《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》GB/T1346-2001進(jìn)行。采用內(nèi)摻法，以鋼渣粉等量取代水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時的凈漿成型雷氏夾試樣，沸煮后觀測試針相對位移所指示的凈漿體積膨脹程度。
混凝土的坍落度、坍落度損失、凝結(jié)時間等試驗根據(jù)《普通混凝土拌和物性能試驗方法》GB/T 500080-2002進(jìn)行。
混凝土抗壓強度試驗根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 500081-2002進(jìn)行。
第3章 試驗結(jié)果及分析
3.1 鋼渣粉摻量對標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、安定性的影響
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3.2 鋼渣粉摻量的不同對混凝土性能的影響
試驗混凝土配合比
注：G00、G10、G20、G30表示鋼渣粉摻量分別為0%、10%、20%、30%。
3.2.1 鋼渣粉摻量對混凝土坍落度及坍落度經(jīng)時損失的影響
鋼渣粉摻量對砼坍落度及坍落度經(jīng)時損失的影響
3.2.2 鋼渣粉摻量對混凝土表觀密度、泌水性的影響
3.2.3 鋼渣粉摻量對混凝土凝結(jié)時間的影響
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3.2.4 鋼渣粉摻量對混凝土抗壓強度的影響
第4章 鋼渣粉摻量對混凝土抗壓強度的影響
隨著鋼渣粉摻量由10%增加到30%，混凝土3天和7天抗壓強度呈明顯的下降趨勢。在鋼渣粉摻量為少量時（摻量小于20%），鋼渣粉的加入可使混凝土的28天抗壓強度略有提高；當(dāng)鋼渣粉的摻量較大時（摻量大于20%），隨著鋼渣粉摻量的增加，混凝土的28天抗壓強度開始呈明顯的下降趨勢。綜合分析試驗結(jié)果，認(rèn)為摻量為20%時，混凝土性能良好。
4.1 鋼渣與礦渣復(fù)合粉摻量對混凝土凝結(jié)時間的影響
4.2 鋼渣與礦渣復(fù)合粉摻量對混凝土坍落度、表觀密度的影響
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4.3 鋼渣與礦渣復(fù)合粉摻量對混凝土抗壓強度的影響
第5章 結(jié)論
?。?）本次試驗采用的鋼渣粉，在等量取代水泥的摻量低于50%的情況下使用，安定性合格，可以在混凝土中作為摻和料使用。
?。?）鋼渣粉可以適當(dāng)提高混凝土的流動性，延長混凝土的初凝與終凝時間。利用該類鋼渣粉做摻合料，可以配制出20MPa~65 MPa之間的、坍落度在200mm以上的高性能混凝土。推薦摻量為20%。與基準(zhǔn)混凝土相比，摻加鋼渣粉的混凝土初始坍落度約大10～20mm，同時鋼渣粉降低混凝土坍落度經(jīng)時損失的作用也比較明顯。
（3）單摻鋼渣粉將降低早期強度，當(dāng)摻量小于20%時，對28天強度影響較小，后期強度增長較快。
（4）鋼渣與礦渣復(fù)合粉在堿性激發(fā)劑的作用下與單摻鋼渣粉混凝土相比，早期抗壓強度明顯提高，后期則基本相當(dāng)，因此，可通過鋼渣與礦渣復(fù)合粉同時摻加少量堿性激發(fā)劑共同作用來改善混凝土早期強度。
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