利用广西上林石煤废渣制作高性能混凝土的研究.pdf

第 3 8卷第 1 0期 2 0 1 1年 1 O月 建筑技术开发 Bui l d i ng Te c h n i q ue De v e l o pme n t Vo 1 3 8。 No 1 0 0c t 2 011 利 用广 西上林 石煤 废 渣制 作 高性 能 混凝 土 的研 究 熊慕文 ( 广 州 市水 电设 备 维修 厂 ， 广 州 5 1 0 2 2 0 ) 摘要 研究首先以不同取代量将广西上林石煤废渣取代 部分普通 硅酸盐水 泥 ， 再混 以砂和碎 石等材料 配制 高性能 商品混凝土 ， 然后测定不 同取代量 配成 的混凝土的强度 、 坍落度 和耐久性 。测定结果显示 当取代 量小于 2 0 时 ， 随取代量 的增加 ， 混凝土的强度下降幅度很小 ， 但 当取代量 超过 2 0 时 ， 混凝 土强 度急剧下 降 。而且 ， 混 凝 土的坍落度 、 扩展度随着废渣取代量 的增 加而增加。更 重要的是 ， 利用废渣 的超 细结构 ， 掺合 料( 广 西上林 石煤废渣) 可与水泥形成 “ 二 级微 观填充 体 系” ， 提高混 凝土 的密 实度 ， 改善 混凝 土界 面结构 和孔 隙结 构特 征 ， 降低 了氯离子 的渗透 能力 。因此 ， 当广西上林石煤废渣 取代量小 于 2 0 时 ， 可制得抗 压强度 达 C 3 0以上 的高性能商品混凝土。 关键词 广西上林 石煤废渣 ； 高性能商 品混凝 土制作 ； 抗压强度 ； 坍 落度 ； 耐久性 ； 二级微观填充体系 中图分类号 T U 5 2 8 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 1 0 0 0 4 7 0 2 我 国每 年 的混 凝 土 用 量在 数 百 亿 吨 以上 ， 用 于 混凝 土 中的水 泥近 百亿 吨 以上 ， 利 用粉 煤灰 、 轻质 陶 土 、 火 山灰 等 等量法 或超 量法 取代 水泥 ， 制造 经济 型 混 凝 土 的研 究 已有 过不 少报道 。本 文研 究 了采用 石 煤 提 钒废 渣等 量取代 水 泥 的试 验 ， 经研 究发 现 ， 利 用 废 渣 的超 细 结 构 ， 废 渣 可 与水 泥形 成 “ 二 级 微 观 填 充体系” ， 提高混凝土的密实度 ， 改善混凝土界面结 构和孔隙结构特征 ， 并能提高混凝土的可泵性、 坍落 度 等 特性 。 1材 料与 实验 以普通硅酸盐水 泥 、 砂石 集料 、 石 煤废 渣 、 碎 石 等 为 原 材料 ， 配 制 可泵 性好 ， 坍 落 度在 2 0 c m 以上 ， 抗 压 强 度 达 C 3 0以 上 的 高 性 能 商 品 混 凝 土 。 1 ) 水 泥 市售 金羊 牌 3 2 5级 普通 硅酸 盐水 泥 ， 2 8 d抗 压 强 度 4 1 9 MP a ， 抗折 强度 7 8 MP a ， 安定 性合 格 。 2 ) 砂 本 地 建 筑 用 河 沙 ， 细 度 模 数 为 3 0， 含 泥 量 2 3 3) 碎石 本 地建 筑用 石 ， 最 大 粒径 3 0 mm， 连 续 级 配 ， 含 泥 量 为 1 5 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 71 5 作者简 介： 熊慕文 ( 1 9 4 1 ) ， 男 ， 江西南 昌人 ， 毕业 于南 昌航空 工业大 学 ， 本科 ， 工程师 。 4 ) 取代 用料 为 了减 少水 泥用 量 ， 改善 混凝 土可泵 性 ， 选用 细 度 极低 的上 林石 煤 废 渣 取代 部 分 水 泥 作 为 掺合 料 。 广 西省 上林 县石 煤为 风化 石煤 ， 属次 生矿 ， 一般 不存 在放射性污染问题 ， 因采用钙化焙烧 ， 废渣中氧化钙 含量较 高， 浸出时采用 N H H C O ， 为浸出剂 ， 废 渣中 不存在总碱度 ( K 0、 N a 0) 及 总酸度等过高 问题 。 经广西省南宁地区环保局对上林石煤废渣 的放射性、 废 渣的毒物浸 出情况进行 分析 ， 废渣用 作混 凝土 的原 料是 安全 可行 的。上林 石煤 废渣 持性 指标 见表 1 。 表 1 石煤废渣 的特性指标 2混凝 土 配制 工艺 一 般混 凝土 的水 灰 比偏 低 ， 加入 石煤 废渣后 ， 物 料 粘性增 加 ， 为此 配制 混凝 土 时稍增 加水 的用 量 ， 工 艺 流程见 图 1 。 细料 、掺 加入粗 加减高 合料和水 一加水拌 一 集料搅 一 效水剂 泥预拌1 mi n 1 mi n 拌 1 mi n搅拌3mi n l 、 一养护 一 、一 图 1 混 凝 q - 试 验 工艺 流 程 4 7 第 1 0期 熊慕 文 ： 利 用 广 西 上 林 石 煤 废 渣 制 作 高 性 能 混 凝 土 的研 究 第 3 8卷 3混凝 土的 配合 比 为了考察废渣对混凝土性能的影响， 试验等量取 代 法 ， 以一 定量 的废渣取代等量 的水泥 ， 并在试 验中配 制 一个 不加废 渣 的基 准混凝 土作参 照 ， 改变废 渣 的取 代 量 ， 分别测定混凝土 的性质 ， 混凝 土的配合 比见表 2 。 表 2混 凝 土 的 配 合 比 水泥 废渣 砂 碎石 水 取代量 编 号 ( k g m3 )( k g m3 )( k g m3 )( m3 )( L m 3 )k g m k g m k g m k g m L m ) ) )( ) 4 0 0 0 7 2 0 1 0 8 0 l 9 5 0 3 8 0 2 0 7 2 0 l 0 8 0 l 9 5 5 3 6 0 4 0 7 2 0 l 0 8 0 1 9 5 1 0 3 4 0 6 0 7 2 0 l 0 8 0 l 9 5 1 5 3 2 0 8 0 7 2 0 l 0 8 0 1 9 5 2 0 3 0 0 1 0 O 7 2 0 1 0 8 0 1 9 5 2 5 4试 验结 果 掺 合料对混 凝土性 能的影 响( 实验 结果见 表 3 ) 。 表 3各 配 合 比混 凝 土性 能 5 废渣 的取 代 量对 混凝 土强 度 的影 响 从表 3可知 ， 随着 废渣 的取代 量 的增加 ， 混 凝 土 的抗压 强度 、 抗 折 强度 均有 所 下 降 ， 但 当取代 量 小 于 2 0 时 ， 下 降幅度很 小 。取代 量为 2 0 时 ， 3 d抗 压强 度 、 2 8 d抗压强度 、 2 8 d抗折强 度分别下 降 9 6 、 5 4 、 5 6 ， 均小 于 1 0 ， 特别 2 8 d的抗 压 、 抗折 强 度 的下降 幅度 更小 ， 说 明废渣 的加 入量 对混凝 土 的后 期 强度 的贡献 较大 。当取 代量 达 到 2 5 时 ， 3 d抗 压 强 度 、 2 8 d 抗 压强度 、 2 8 d抗 折强度分 别下 降 3 4 0 、 2 9 2 、 1 6 7 ， 混凝土的抗压、 抗折强度下降幅度较 大 ， 废渣取代 量与混凝 土强度 关系见 图 2 。 4 8 取代1 图 2废 渣取 代量与混凝土强度 的关 系 从 图 2可 见 ， 废 渣 等量 取代 水 泥 ， 当取代 量小 于 2 0 时 ， 随取代 量 的增加 ， 混 凝 土 的强度 下降 幅度 很 小 ， 但 当取代量 超 过 2 0 时 ， 混 凝 土 强度 急 剧 下 降 ， 所 以石煤 废 渣 采 用 等 量 法 取 代 水 泥 作 为 混 凝 土 原 料 ， 取 代 量小 于 2 0 是可 行 的 。 6 掺合 料对 混凝 土坍 落 度的 影响 从表 3可知 ， 混凝土 的坍落度 、 扩展 度随着废渣 取 代量 的增加而增加 。含废渣混凝 土较基 准混凝土 的流 动性 明显增强 ， 可泵性提 高 ， 这 可能是石 煤废渣 中含有 较 多表面光 滑 的玻 璃微珠 ， 能 改善混凝 土 的流动性 所 致 。取代量与混凝 土坍落度 、 扩展度关系见图 3 。 取 代 量 ， 图 3 取代量对混凝 土坍 落度 、 扩展度 的影 响 7 掺 合 料对 混凝 土耐 久性 的影 响 混凝 土 中掺 人 掺合 料 ， 一 般 应 考 虑 酸碱 度 及 氯 离子 等对 钢筋 的锈 蚀 ， 降低 混凝 土耐 久性 的影 响 ， 其 中主要是 氯离 子 的影 响 。试验 以氯 离子 的浸 蚀 能力 来考 察 混 凝 土 的耐 久 性 ， 我 们 配 备 5 的 N a C 1 溶 液 ， 将 H P C一1 、 H P C一 2 、 HP C一 4 、 H P C一6在 该溶 液 中浸泡 1 0 d ， 用显 色 法显示 氯 离子 的扩 散深 度 ， 来判 断 混凝 土耐 氯离 子浸 蚀能 力 。结果 试 样 中氯离 子扩 散 深度 分别 为 1 0 c m、 8 c m、 7 o m、 5 a m。由此 可 见 ， 掺 加超 细 的石煤 废 渣 的混 凝 土 ， 随掺 入量 的增 加 ， 氯 离 子 的浸 透速度 降 低 ， 这 主要 是 利 用 废 渣 的 超 细 结 构 ， 掺 合料 可 与 水 泥 形 成 “ 二 级 微 观 填 充 体 系 ” ， 提 高混凝 土 的密 实度 ， 改善 混 凝 土 界 面 结 构 和 孔 隙 结 构特 征 ， 降低 了氯 离子 的渗 透能 力 。 8 结论 1 ) 石 煤废 渣等 量 法 取代 水 泥 制 备 的 混凝 土 ， 随 取代 量增 加 ， 混 凝 土 强 度 略 有 降 低 ， 当掺 合 量 小 于 2 0 时 ， 可制得 C 3 0以上 高性 能混凝 土 。 2 ) 加 入超 细石 煤 废 渣 能 改善 混 凝 土 的流 动 性 、 可泵性 ， 使混凝土的坍落度 、 扩展度增加 。 3 ) 由于超 细石 煤 废渣 能 与 水 泥形 成 “ 二级 微 观 填充 体 系 ” ， 废 渣 的 掺 入 能 明显 增 强混 凝 土 的 耐 久 性 和耐腐 蚀 性 。 l 2 3 4 5 6 一 一 一 一 一 一 C C C C C C P P P P P P H H H H H H