喬從偉

（河北瑞志交通技術咨詢有限公司，河北 石家莊 050091）

引言

隨著我國路橋、建筑工程的大規(guī)模發(fā)展，混凝土天然骨料及水泥的用量急劇上升［1-2］。鋼渣作為工業(yè)廢渣，其化學成分與水泥基本相似，且活性較好，在滿足穩(wěn)定性要求的前提下，若能采用鋼渣替代天然骨料用于制備混凝土，不僅能解決鋼鐵公司的經(jīng)濟壓力，還能保護生態(tài)環(huán)境［3-4］。

目前，國內(nèi)外學者在鋼渣對混凝土性能影響方面進行了大量研究，袁晶晶和康洪震［5］研究了將鋼渣替代碎石及石粉替代水泥按不同摻量配制混凝土，對C30 混凝土進行力學性能試驗。鄭永超等［6］采用鋼渣粉取代礦粉制備混凝土，并針對混凝土力學性能及耐久性能的變化規(guī)律進行了研究。韓均［7］發(fā)現(xiàn)鋼渣對混凝土抗壓強度和抗碳化性能的負面影響在低水膠比時較弱，在高W/B 時，鋼渣有加速混凝土早期干縮發(fā)展的趨勢，但對混凝土90 d 的極限收縮影響不大。

1 原材料

1.1 水泥

采用P·O 42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥各項指標見表1。

表1 水泥基本參數(shù)

1.2 粗骨料

采用粒徑為5～20 mm 的連續(xù)級配碎石，壓碎值為7.8%。細骨料采用細度模數(shù)為2.7 的河砂。減水劑采用減水率為19.2%的聚羧酸高效減水劑。

1.3 鋼渣

采用5～20 mm 連續(xù)級配鋼渣，穩(wěn)定性滿足試驗要求，壓碎值為11.8%，主要化學成分見表2。

表2 鋼渣主要化學成分/%

2 試驗方案及配合比設計

2.1 試驗方案

鋼渣粗骨料混凝土的抗壓強度試驗、劈裂抗拉強度均采用尺寸為10 cm×10 cm×10 cm 試件，參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2002）相關標準執(zhí)行，分別測定試件7～120 d齡期的抗壓強度和劈裂抗拉強度。干燥收縮試驗試件尺寸取100 mm×100 mm×515 mm，采用臥式混凝土收縮儀分別測定試件1～360 d 齡期的收縮值。

2.2 配合比設計

以C30 強度等級混凝土為設計標準，水灰比為0.5，減水劑摻量為1%，分別采用0%、25%、50%和75%的鋼渣等質(zhì)量替代碎石粗骨料試驗，配合比設計見表3。

表3 鋼渣粗骨料混凝土配合比設計

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 抗壓強度

制備不同鋼渣粗骨料取代率的混凝土試件，并對比分析不同齡期混凝土試件的抗壓強度變化規(guī)律，結(jié)果見圖1。

圖1 不同鋼渣取代率抗壓強度變化曲線

根據(jù)圖1 可知，隨著鋼渣粗骨料取代率的增大，不同齡期混凝土試件的抗壓強度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，說明鋼渣摻入后對混凝土的抗壓強度產(chǎn)生影響。齡期7 d 增至28 d 時，不同鋼渣取代率的混凝土試件抗壓強度基本保持不變。齡期由28 d 增至60 d 時，不同鋼渣取代率的混凝土試件抗壓強度增幅均較大。但齡期超過60 d 后，鋼渣取代率為50%的混凝土試件抗壓強度出現(xiàn)明顯增長，增幅最大可達22%，而其他試件的抗壓強度增幅則逐漸趨于穩(wěn)定，說明鋼渣粗骨料取代率50%可有效增強混凝土的抗壓強度。

3.2 劈裂抗拉強度

制備不同鋼渣粗骨料取代率的混凝土試件，并針對不同齡期混凝土試件的劈裂抗拉強度進行對比分析，結(jié)果見圖2。

圖2 不同鋼渣取代率劈裂抗拉強度變化曲線

根據(jù)圖2 可知，隨著鋼渣取代率的增大，不同齡期混凝土試件的劈裂抗拉強度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且增大趨勢較為明顯，說明鋼渣的摻入對混凝土的劈裂抗拉強度影響較大。齡期＜60 d 時，不同鋼渣取代率的混凝土試件劈裂抗拉強度增幅基本相似。而齡期超過60 d 后，摻入25%和75%鋼渣的混凝土試件劈裂抗拉強度增幅均有所下降，甚至要低于未摻鋼渣的試件強度。但摻入50%鋼渣的混凝土試件劈裂抗拉強度增幅較大，試件劈裂抗拉強度要優(yōu)于其他試件，說明混凝土試件選擇摻入50%鋼渣對于提升其劈裂抗拉強度效果更優(yōu)。

3.3 干燥收縮性能

制備不同鋼渣粗骨料取代率的混凝土試件，并對比分析不同齡期混凝土試件的收縮率變化規(guī)律，結(jié)果見圖3。

圖3 不同鋼渣取代率收縮率變化曲線

根據(jù)圖3 可知，不同鋼渣取代率的混凝土收縮率均隨著齡期的增長而不斷增大，其中未摻鋼渣的混凝土收縮率最大，而摻入鋼渣的混凝土收縮率明顯較小，說明鋼渣的摻入可以有效抑制混凝土的干燥收縮。隨著鋼渣取代率的增加，混凝土的收縮率先減小后增大，當鋼渣取代率由25%增至50%時，混凝土的收縮率呈減小趨勢。而鋼渣取代率超過50%后，混凝土的收縮率逐漸開始增大，說明摻入過量的鋼渣會導致混凝土的收縮率增大，不利于混凝土的干燥收縮性能。由此可知，采用50%的鋼渣替代碎石能有效提升混凝土的干燥收縮性。

4 結(jié)語

（1）鋼渣粗骨料混凝土的抗壓強度隨著齡期的增加逐漸增大；隨著鋼渣粗骨料取代率的增大，混凝土的抗壓強度呈現(xiàn)先增后減變化，25%鋼渣等量替代碎石的混凝土早期抗壓強度最優(yōu)，50%鋼渣粗骨料混凝土后期抗壓強度最佳。（2）隨著齡期的增加，鋼渣粗骨料混凝土的劈裂抗拉強度逐漸增大；混凝土的劈裂抗拉強度隨著鋼渣粗骨料取代率的增大呈現(xiàn)先增大后減小變化，50%鋼渣粗骨料混凝土的劈裂抗拉強度最佳。（3）隨著鋼渣粗骨料取代率的增大，混凝土的收縮率呈現(xiàn)先減小后增大變化。摻入過量的鋼渣會導致混凝土的收縮率增大，不利于混凝土的干燥收縮性，而采用50%的鋼渣替代碎石能有效改善混凝土的干燥收縮性。