姚立陽，符 浩，史樂君

(河南城建學(xué)院 土木與交通工程學(xué)院， 河南 平頂山 467036)

鋼渣對(duì)粉煤灰混凝土力學(xué)性能影響

姚立陽，符 浩，史樂君

(河南城建學(xué)院 土木與交通工程學(xué)院， 河南 平頂山 467036)

通過在粉煤灰混凝土中摻入鋼渣替代水泥，研究鋼渣對(duì)粉煤灰混凝土力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有所降低，隨齡期的延長，降低幅度減小，隨替代量的增加，抗壓強(qiáng)度降低幅度略有增加，抗折強(qiáng)度降低幅度減小。但5%鋼渣混凝土的28 d和56 d抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度均高于粉煤灰混凝土。

鋼渣；粉煤灰混凝土；抗壓強(qiáng)度；抗折強(qiáng)度

粉煤灰可用于混凝土中替代一部分水泥，以降低工程造價(jià)，改善混凝土的密實(shí)性，提高混凝土的澆筑質(zhì)量等，這已是建筑行業(yè)的普遍共識(shí)[1-7]。我國是鋼材生產(chǎn)大國，在此過程中產(chǎn)生的鋼渣作為固體廢棄物儲(chǔ)量十分豐富。相對(duì)于粉煤灰，鋼渣的利用率卻很低，加大對(duì)鋼渣廢棄物的利用研究很有必要，因此，鋼渣在建材行業(yè)的應(yīng)用研究是目前研究的熱點(diǎn)[8-9]。

本文在已有粉煤灰混凝土應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，探討不同摻量鋼渣替代水泥對(duì)粉煤灰混凝土性能的影響。

1 試驗(yàn)材料

水泥：P.O.42.5普通硅酸鹽水泥；細(xì)集料：河砂，細(xì)度模數(shù)1.9；粗集料：4.75～19 mm的級(jí)配碎石；脫硫石膏作為堿激發(fā)劑。

粉煤灰采用I級(jí)粉煤灰，SEM照片見圖1，主要成分見表1。

表1 粉煤灰主要成分及含量 /%

圖1 粉煤灰SEM照片 圖2 鋼渣SEM照片

鋼渣：采用河南舞鋼轉(zhuǎn)爐鋼渣，比表面積410 m2/kg，SEM照片見圖2，其主要成分見表2。

表2 鋼渣主要成分及含量 /%

2 試驗(yàn)方案

混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C30，粉煤灰等量取代水泥15%，脫硫石膏激發(fā)劑用量為膠凝材料質(zhì)量的5%，鋼渣用量分別采用等量取代水泥質(zhì)量的5%、10%和15%。具體方案見表3。分別測定混凝土在3 d、28 d和56 d的抗壓和抗折強(qiáng)度。

表3 不同類型混凝土所需原材料配比 /kg

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 鋼渣對(duì)粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

在15%粉煤灰混凝土中利用鋼渣等量取代不同量水泥后，混凝土的3 d、28 d和56 d抗壓強(qiáng)度變化情況見圖3。

圖3 不同齡期、不同類型混凝土的抗壓強(qiáng)度 圖4 不同齡期、不同類型混凝土的抗折強(qiáng)度

由圖3可以看出：粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度相對(duì)于普通混凝土降低比較明顯，粉煤灰混凝土3 d強(qiáng)度9.0 MPa，相對(duì)于普通混凝土的18.2 MPa降低了51%；粉煤灰混凝土28 d強(qiáng)度24.2 MPa，相對(duì)于普通混凝土的31.5 MPa降低了23%；粉煤灰混凝土56 d強(qiáng)度29 MPa，相對(duì)于普通混凝土的37.8 MPa降低了23%。

在粉煤灰混凝土中再添加5%～15%的鋼渣取代水泥，混凝土抗壓強(qiáng)度略有降低，但不明顯。3 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了8.9%，達(dá)到8.2 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了12.2%，達(dá)到7.9 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土也降低了12.2%，達(dá)到7.9 MPa；28 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土強(qiáng)度略有升高，達(dá)到24.4 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了5.4%，達(dá)到22.9 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了7.4%，達(dá)到22.4 MPa；56 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土強(qiáng)度略有升高，達(dá)到29.3 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了5.5%，達(dá)到27.4 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了7.6%，達(dá)到26.8 MPa。

3.2 鋼渣對(duì)粉煤灰混凝土抗折強(qiáng)度影響

在15%粉煤灰混凝土中利用鋼渣等量取代不同量水泥后，混凝土的3 d、28 d和56 d抗折強(qiáng)度變化情況見圖4。

由圖4可以看到：粉煤灰混凝土的抗折強(qiáng)度相對(duì)于普通混凝土降低比較明顯，粉煤灰混凝土3 d強(qiáng)度1.64 MPa，相對(duì)于普通混凝土的2.63 MPa降低了37.6%；粉煤灰混凝土28 d強(qiáng)度3.19 MPa，相對(duì)于普通混凝土的4.19 MPa降低了23.9%；粉煤灰混凝土56 d強(qiáng)度3.83 MPa，相對(duì)于普通混凝土的5.03 MPa降低了23.9%。

在粉煤灰混凝土中再添加5%～15%的鋼渣取代水泥，混凝土抗折強(qiáng)度有所降低。3 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了36.6%，達(dá)到1.04 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了32.9%，達(dá)到1.10 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土也降低了39%，僅有1.0 MPa；28 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土強(qiáng)度略有升高，達(dá)到3.24 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了13.5%，達(dá)到2.76 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了2.5%，達(dá)到3.11 MPa；56 d強(qiáng)度，5%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土強(qiáng)度略有升高，達(dá)到3.88 MPa，10%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了13.6%，達(dá)到3.31 MPa，15%鋼渣混凝土比粉煤灰混凝土降低了2.6%，達(dá)到3.73 MPa。

4 結(jié)論

通過上述研究可知，粉煤灰混凝土與普通混凝土比較，3 d、28 d和56 d的抗壓和抗折強(qiáng)度均明顯下降，下降幅度在20%以上，并且早期強(qiáng)度降低更為明顯；在粉煤灰混凝土中利用鋼渣等量取代5%～15%的水泥，鋼渣混凝土與粉煤灰混凝土比較，3 d、28 d和56 d的抗壓和抗折強(qiáng)度也有所降低，隨齡期的延長，下降幅度減小，隨替代量的增加，抗壓強(qiáng)度下降幅度略有增加，抗折強(qiáng)度下降幅度較小。另外，5%鋼渣混凝土的28 d和56 d抗壓和抗折強(qiáng)度均高于粉煤灰混凝土。

[1] 魯麗華，潘桂生，陳四利，等.不同摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009，31(1)：107-111.

[2] 毛明杰，楊秋寧.大摻量粉煤灰混凝土鋪裝強(qiáng)度性能的試驗(yàn)研究[J].混凝土，2011(10)：21-27.

[3] 姚立陽，姚麗紅，汪瀟，等.粉煤灰對(duì)水泥砂漿流動(dòng)度和強(qiáng)度的影響研究[J].粉煤灰，2013(4):1-3.

[4] 錢覺時(shí).粉煤灰特性及其在混凝土中的應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社,2002．

[5] 韓懷強(qiáng)，蔣挺大.粉煤灰利用技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．

[6] 汪瀟，王宇斌，楊留栓，等.高性能大摻量粉煤灰混凝土研究[J]．硅酸鹽通報(bào)，2013，32(3)：523-527，532．

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[8] 單志峰.國內(nèi)外鋼渣處理技術(shù)與綜合利用技術(shù)的發(fā)展分析[J].工業(yè)安全與防塵，2000(2): 27-31．

[9] 陳苗苗，馮春花，李東旭，等． 鋼渣作為混凝土摻合料的可行性研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2011，30(4): 751-754．

Influences of steel slag on mechanical properties of fly ash concrete

YAO Li-yang, FU Hao, SHI Le-jun

(SchoolofCivilandTransportationEngineering，HenanUniversityofUrbanConstruction，Pingdingshan467036，China)

The effect of steel slag on the mechanical properties of fly ash concrete was studied by adding steel slag instead of cement in fly ash concrete. The result shows that the compressive strength and flexural strength of steel slag concrete decrease when cement replaced by steel slag. The decrement gradually decreases with the prolongation of age. The decrement of compressive strength increases slightly and the decrement of flexural strength decreases with the increase of the substitution quantity. But the compressive strength and flexural strength of 5% steel slag concrete are higher than those of fly ash concrete at 28d and 56d.

steel slag; fly ash concrete; compressive strength; flexural strength

2016-10-21

河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(14102310243)

姚立陽(1976—)，河南南陽人，男，博士，副教授。

1674-7046(2017)01-0021-03

10.14140/j.cnki.hncjxb.2017.01.004

TU398

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