钢渣粗骨料混凝土界面过渡区的研究.pdf

弟I 6巷 弟 Z删 2 0 1 3 年 4月 建筑材科字报 J OURNAL OF BUI LD1 NG MATE RI ALS Vo I 1 6 。 No 2 Apr ， 2 01 3 文 章 编 号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 2 1 7 0 4 钢渣粗 骨料混凝土界面过渡 区的研 究 尚建丽 ， 邢琳琳 ( 西安 建筑 科技 大学 材 料与 矿资 学院 ，陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ) 摘 要 ：利 用显微硬 度仪 、 扫描 电镜 、 能谱分 析 等微 观 测 试 手段 ， 采取 对 比方 法研 究 了普 通 碎 石 混凝 土 和钢渣 粗 骨料 混 凝 土界 面过 渡 区的 结构和 形 态 结 果 表 明 ： 钢 渣表 面粗糙 多孔 ， 水泥 浆 体 能够 紧 密包裹钢 渣 ； 钢 渣一 水 泥石界 面过 渡 区约 为 4 0 m， 略 小于普 通碎 石 一 水泥石 界 面过 渡 区( 5 0 t L m) ， 其 界 面过 渡 区结构较 为致 密 ， 因而 可形成较 强的界 面黏 结力 ， 配制 的钢 渣粗骨料 混凝 土整体 强度较 高 关键 词 ：显微硬 度 ； 钢 渣粗 骨料 混凝 土 ； 界 面过渡 区 中图分 类号 ： T U5 2 8 5 9 文献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 - 9 6 2 9 2 0 1 3 0 2 0 0 6 S t u d y o n I n t e r f a c i a l Tr a ns i t i o n Zo n e o f S t e e l S l a g Co a r s e Ag g r e g a t e Co n c r e t e SHANG Ji a n l i 。 xI NG Li n l i n ( Co l l e g e o f Ma t e r i a l s Mi n e r a l Re s o u r c e s ，Xi a ll Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r a n d Te c h o l o g y ，Xi a n 7 1 0 0 5 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：A c ompa r a t i v e s t u dy wa s pe r f or me d o n t he s t r u c t u r e a nd mo r pho l o gy o f i nt e r f a c i a l t r a ns i t i on z o n e ( I TZ)b e t we e n o r d i n a r y c o n c r e t e a n d s t e e l s l a g c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e b y me a n s o f mi c r o h a r d n e s s t e s t e r ， s c a n ni n g e l e c t r o n mi c r o s c op e， e ne r gy s p e c t r um a na l y s i s a nd m i c r o s c op i c t e s t me t ho d s Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s u r f a c e o f s l a g a r e p o r o u s ， c e me n t p a s t e c a n t i g h t l y wr a p s t e e l s l a g Th e I TZ wi d t h b e t we e n s l a g a n d c e me n t p a s t e i s a b o u t 4 0 k t m ， s l i g h t l y s ma l l e r t h a n t h a t o f I TZ b e t we e n o r d i n a r y g r a v e l a n d c e me n t p a s t e ( 5 0 u m) ， a n d t h e s t r u c t u r e o f I TZ i s d e n s e r He n c e ， i t c a n f o r m a s t r o n g b o n d i n g f o r c e t h a t c a n i m p r o v e c o nc r e t e s t r e n gt h Ke y wo r d s：m i c r o - h a r dn e s s ；s t e e l s l a g c o a r s e a g gr e ga t e c o nc r e t e；i nt e r f a c i a l t r a ns i t i on z o ne ( I TZ) 钢渣粗 骨料 混凝 土是 指采 用粒径 大 于 4 7 5 mm 的钢渣替代天然骨料配制而成的混凝土 在钢渣粗 骨料 满足稳 定性 的前 提 条 件 下 ， 用 其替 代 占混 凝 土 达 8 O ( 体积分 数 ) 的天 然 骨料 ， 不 仅 对 工业 废 渣 回 收再利 用有 着 重要 意 义 ， 而 且 还 可解 决 天 然 骨 料 面 临 日渐枯竭的问题 ， 为混凝土的可持续发展起 着积 极 的推 进作 用 关于钢渣作为骨料配制混凝土的研究已有一些 报道 1 ， 但对钢渣粗骨料界面过渡区的研究报道并 不 多见 本文 以 混凝 土 钢 渣 粗 骨料 界 面过 渡 区 为研 究 对象 ， 结 合 微 观测 试 手段 ， 通 过 对 天 然骨 料 一 水 泥 石界 面及 钢渣 骨料一 水 泥石 界 面的对 比 ， 为进 一 步研 究钢渣混凝土提供理论依据 1 试验原材料及方案 1 1 原 材料 水 泥 ： 陕 西秦 岭 牌 P O 4 2 5 R 措 通 硅 酸 盐 水 泥 ， 其 物 理 性 能 见 表 1 ； 细 骨 料 ： 泾 阳产 天 然 河 砂 ， 细度模数为 2 7 1 ， 中砂 ； 天然 骨料 ： 碎石 5 2 5 mm 连续 级 配 ， 压 碎 值 ”为 8 1 ； 钢 渣 骨 料 ： 所 用 钢 渣 经压 蒸 粉 化 率测 试 和 混 凝 土试 块 开 裂 验 证 符 合 稳 定性要求 ， 5 2 0 mm连续级配， 压碎值为 1 2 1 ， 通过 X射线荧光光谱分 析( X RF ) 测得钢 渣粗 骨料 的化 学组 成 见 表 2 ； 减 水 剂 ： 西 安 聚 能 特 种 工 程 有 限责 任 公 司 生 产 的 萘 系 高 效 减 水 剂 ， 减 水 率 为 1 8 3 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 1 - 2 2 ；修订 日期 ： 2 0 1 1 1 2 2 7 基金项 目： 国家“ 十二五” 科技支撑计划项 目( 2 0 1 1 B AB 0 3 B 0 51 ) 第一作者； 尚建丽 ( 1 9 5 7 一) ， 女 ， 河南滑县人， 西安建筑科技大学教授 ， 博士生导师 ， 博士 E ma i l ： s h a n g j i a n l i x a u a t e d u c n 1 ) 本文涉及的压碎值 、 水灰 比等除特别说明外 ， 均 为质量分数或质量 比 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 O 建筑材料学报 第 1 6 卷 根据 扫描 结 果 可 以计 算 出 A， B两 组 试 样 在 界 面 区的 m( C a O) m( S i O ) ， 所 得结 果如 图 5所示 0 1 0 20 3 0 4 0 5 0 60 7 0 8 0 9 0 1 0 0 Di s t a n c e f r o m b o u nd a r y D in 图 5 界面过渡区的 m( C a O) m( S i O 2 ) 值 Fi g 5 m( Ca O) m( S i O2 )i n i n t e da e i a l t r a n s i t i o n z o n e 从 m( C a O)m( S i O 。 ) 变 化 中 可 以 看 出 ， A 组 m( C a 0) m( S i O。 ) 均 大于 B组 试样 ， 表 明 天然 骨料 一 水泥石界面区有较多 C H存在 A组试样 re( C a o) m( S i O ) 值在距界面 5 0 m 之后逐渐下降， 后趋于 稳定 ， 由此可推 断， 天然骨料一 水泥石界面过渡 区约 为5 0“ m； B组试样 m( C a O) m( S i 0。 ) 值 在距界面 4 0 t L m 后趋 于稳 定 ， 说 明钢 渣 骨料 一 水 泥石 界 面过 渡 区约为 4 0 m， 这与显微硬度测试结果基本吻合 3 结论 ( 1 ) 以钢 渣 1 0 0 替 代 碎 石 粗 骨 料 配 制 的 C 3 0 混凝 土 ， 其 2 8 d 抗 压 强度 可 达 到 5 5 6 MP a ， 是普 通 碎石 混凝 土 的 1 1 倍 在 保 证 钢渣 骨 料 具 有 良好 稳 定性 的条 件下 ， 最 大 限度 利 用 钢渣 骨 料 替 代 天 然 骨 料是 一条 可行 的技 术途 径 ( 2 ) 钢渣粗骨料混 凝土界 面过渡 区显微硬 度大 于 普通混凝土界面过渡 区， 这是 由于钢渣骨料表 面粗糙 ， 使其与水泥水化物结合力提高所致 ( 3 ) 钢 渣粗 骨料 混凝 土界 面过 渡 区结 构 较密 实 ， 孔 隙较少 ； 普通 骨 料 混 凝 土 界 面 过渡 区结 构 较 疏 松 且有 少 量孔洞 ( 4 ) 在 钢 渣 骨 料 一 水 泥 石 界 面 过 渡 区 范 围 内 ， m( C a O) m( S i O2 ) 在 距界 面 4 0 m 处 趋 于稳 定 测 试表 明 ， 该 界面 过 渡 区宽度 小 于 普 通 混 凝 土 界 面过 渡 区宽度 ( 5 0 m) 参考 文献 ： E 1 2 梁建军 钢渣替代粗骨 料配制混 凝土 的试 验研究 E J 山西建 筑 ， 2 0 1 0 ( 2 7 ) ： 1 6 6 1 6 7 L I ANG J i a n - j u n E x p e r i me n t a l s t u d y o n s t e e l s l a g r e p l a c i n g c o n c e r t e a g g r e g a t e p r e p a r a t i o n J S h a n x i Ar c h i t e c t u r e ， 2 0 1 0 ( 2 7) ： 1 6 6 - 1 6 7 ( i n c h i n e s e ) 白敏 ， 尚建丽， 张松榆 ， 等 钢渣替代粗集料配制混凝土 的试验 研究 E J 混凝土 ， 2 0 0 5 ( 7 ) ： 6 2 6 4 BAI Mi n，S HANG J i a n - l i ，ZHANG S o n g - y u， e t a 1 Ex p e r i me n t a l r e s e a r c h o n s l a g i n p r e p a r i n g t h e c o n c r e t e J C o n c r e t e ， 2 0 0 5 ( 7 )： 6 2 6 4 ( i n Ch i n e s e ) 3 孙世 国， 崔恒忠 ， 林国棋 ， 等 钢渣混凝土与普通混凝 土的强度 对 比研究 E J 粉煤灰综合利用 ， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 3 2 3 4 S UN S h i g u o， CUI H e n g - z h o n g， LI N Gu o - q i ，e t a 1 Co nt r a s t s t u d y on t h e s t r e n g t h o f c o mmo n c o n c r e t e a nd s t e e l s l a g c o n c r e t e J F l y As h C o mp r e h e n s i v e Ut i l i z a t i o n ， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 3 2 3 4 ( i n Ch i n e s e ) 4 胡曙光 ， 王发洲 ， 丁庆军 轻集料 与水泥石 的界面结构 E J 硅 酸盐学报 ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 6 ) ： 7 1 3 - 7 1 7 HU S h u g u a n g ， W AN G F a z h o u ， D I NG Qi n g - j u n I n t e r f a c e s t r u c t u r e b e t we e n l i g h t we i g ht a g gr e g a t e a n d c e me n t p a s t e J J o u r n a l o f t h e C h i n e s e Ce r a mi c S o c i e t y ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 6 ) ； 7 1 3 7 1 7 ( i n Ch i n e s e ) 5 魏鸿 ， 凌天清 ， 卿明建 ， 等 再生水泥混凝土界面过渡区的结构 特性分析E J 重庆交通大学学报， 2 0 0 8 ， 2 7 ( 5 ) ： 7 0 9 7 1 1 W E I Ho n g ， L I NG Ti a n q i n g ， QI NG Mi n wj i a n ， e t a 1 An a l y s i s o n t he s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f I TZ o f r e c y c l e d c o n c r e t e E J J o u r n a l o f C h o n g q i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y ， 2 0 0 8 ， 2 7 ( 5 ) ： 7 0 9 71 l _ ( i n Ch i ne s e ) 6 余安明 ， 水中和 ， 王叔 和， 等 干燥大温差条件下混凝土界 面过 渡区的研究I- J 建筑材料学报， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 4 ) ： 4 8 5 4 8 8 SHE An - mi n g， S H UI Zh o n g he ， W ANG S hu h e ， e t a 1 S t u d y o n i nt e r f a c i a l t r a n s i t i o n z o ne o f c o n c r e t e i n d r y c l im a t e a n d w i d e t e mp e r a t u r e c h a n g e E J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 8， I 1 ( 4 )： 4 8 5 4 8 8 ( i n Ch i n e s e ) 7 B R E TON D， cAR L E S GI B E RGUE S A， B AL L I VY G， e t a 1 Co n t r i b u t i o n t o t h e f o r m a t i o n m e c h a n i s m o f t h e t r a n s i t i o n z o n e b e t we e n r o c k c e me n t p a s t e E J C e m C o n c r R e s ， 1 9 9 3 ， 2 3 ( 2 )： 3 3 5 3 4 6 8 王信 刚， 马保 国， 付洪波 梯度结 构混凝 土的界面力 学性能 与 微观结构 J 建筑材料学报 ， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 1 ) ： 1 0 0 1 0 4 WANG Xi n - g a n g 。 M A B a o - g u o， F U Ho n g - b o I n t e r f a c e me c h a n i c a l p r o p e r t y a n d mi c r o s t r u c t u r e o f g r a d i e n t s t r u c t u r e c o n c r e t e F J J o u r n a l o f B u i l d in g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 1 ) ： 1 0 0 - 1 0 4 ( i n Ch i n e s e ) 9 陈露一 ， 郑志河， 邵慧权 ， 等 混凝土界面过渡区不均匀特性研 究 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 9 ) ： 1 1 1 - 1 1 4 CHEN L u - y i ， ZHENG Z h i - h e ， SHAO Hu i - q u a n ， e t a 1 Re s e a r c h o n a s y mme t r y o f i n t e r f a c i a l t r a n s i t i o n z o n e i n c o n c r e t e J J o u r n a l o f W u h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y， 2 0 0 7 ， 2 9( 9) ：1 1 1 1 1 4 ( i n C h i n e s e ) 1 o 董淑慧 ， 张宝生， 葛勇， 等 轻骨料一 水泥石界 面区微观 结构特 征E J 建筑材料学报 ， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 6 ) ： 7 3 7 7 4 1 DONG S h u h u i ， ZHANG Ba s h e n g， GE Yo n g， e t a 1 M i c r o s t r uc t u r e c h a r a c t e r i s t i c s o f i n t e r f a c i a l t r a n s i t i o n z o n e ( I TZ) be t we e n l i g h t we i g h t a g g r e g a t e a n d c e me n t p a s t e J J o u r n a l o f Bu i l d i n g Ma t e r i a l s， 2 00 9 ， 1 2( 6) ： 7 3 7 - 7 4 1 ( i n Ch i n e s e ) 1 1 3 连丽， 印海春 ， 廖卫东 混凝 土界面 区的显微硬 度研究E J 3 国 外建材科技 ， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 2 ) ： 8 - 1 0 LI AN Li ， YI N Ha i c h u n， LI AO W e i d o n g S t u d y o n h a r d n e s s o f c o n c r e t e i n t e r r a c i a l t r a n s i t i o n z o n e J 3 F o r e i g n B u i l d i n g M a t e r i a l s S c i e n c e a n d Te c hn o l o gy， 2 0 05 ， 2 6( 2 ) ： 8 - 1 0 ( i n Ch i n e s e ) 5 0 5 D 3 2 2 一 0I s 一 莲 ( ) B 0 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m