鋼渣砂砂漿膨脹破壞行為及作用機(jī)理研究.pdf

1、使用鋼渣作集料是解決日益緊迫的鋼渣堆存問(wèn)題最有前途的方法，同時(shí)也可在一定程度上緩解我國(guó)當(dāng)前天然集料的供需矛盾。但目前，水泥混凝土用鋼渣砂的安定性缺乏廣泛認(rèn)可的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)其膨脹機(jī)制缺乏深入研究。本文針對(duì)這些問(wèn)題，分析了鋼渣砂安定性評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性及多種因素對(duì)鋼渣砂砂漿膨脹行為的影響，提出了鋼渣砂安定性的評(píng)價(jià)方法，闡述了鋼渣砂砂漿膨脹破壞機(jī)理，并對(duì)膨脹改善措施進(jìn)行了研究。主要研究成果如下： 鋼渣砂是一種非均質(zhì)材料，膨脹

2、組分含量較高且分布不均，在白色、紅褐色或黑色等雜色顆粒中富集。蒸汽處理緩慢消解了鋼渣砂中的部分f-CaO，且降低了鋼渣砂的粉化率和CBR膨脹率，但是降低幅度較?。欢鴫赫籼幚砜焖傧怃撛爸械膄-CaO和方鎂石，且大幅降低了粉化率和CBR膨脹率。f-CaO含量是影響蒸汽粉化率的主要因素，且最大蒸汽粉化率與f-CaO含量有良好的指數(shù)相關(guān)性；而f-CaO、方鎂石是影響壓蒸粉化率的原因，且最大壓蒸粉化率與f-CaO和方鎂石合量具有相關(guān)性。蒸汽處

3、理渣的CBR膨脹率發(fā)展曲線近似對(duì)數(shù)函數(shù)，28d齡期內(nèi)沒有收斂，28d最大CBR膨脹率與f-CaO和方鎂石合量具有良好的冪函數(shù)相關(guān)性；壓蒸處理渣的CBR膨脹率小于0．1%，且隨著齡期延長(zhǎng)，膨脹率基本沒有增長(zhǎng)。 膨脹組分含量、粉化率及CBR膨脹率均能在一定程度上反應(yīng)鋼渣砂安定性的好壞，但從鋼渣砂成分分布特點(diǎn)、膨脹組分水化活性、快捷、安全、科學(xué)性及用途等方面綜合考慮建議：水泥混凝土用鋼渣砂安定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是多個(gè)測(cè)試指標(biāo)的綜合運(yùn)用，當(dāng)M

4、gO含量≤5．0%時(shí)，采用最大蒸汽粉化率法作為鋼渣砂安定性的快速評(píng)價(jià)方法，而當(dāng)MgO含量>5．0%，采用最大壓蒸粉化率法作為鋼渣砂安定性的快速評(píng)價(jià)方法，但是水泥混凝土用鋼渣砂安定性的最終判別方法為快速砂漿棒法。 鋼渣砂砂漿膨脹行為的研究表明：①水熱條件下，鋼渣砂砂漿的膨脹率曲線可分為初始膨脹期、膨脹誘導(dǎo)期和急速膨脹期三個(gè)階段；蒸汽處理雖然改善了鋼渣砂的安定性，但只延長(zhǎng)了砂漿的膨脹誘導(dǎo)期和開裂齡期，不能阻止試件的最終開裂；壓蒸渣砂

5、漿28d內(nèi)表觀完好，膨脹率在0．1%左右波動(dòng)，且隨著齡期增長(zhǎng)，膨脹率基本沒有增大。因此，無(wú)論從膨脹率、試件破壞程度和強(qiáng)度降低幅度等方面相比較，3h壓蒸處理能在短時(shí)間內(nèi)大幅提高鋼渣砂的安定性。②快速試驗(yàn)條件下，鋼渣砂砂漿的強(qiáng)度出現(xiàn)倒縮，倒縮幅度與砂漿開裂齡期呈反比關(guān)系，且強(qiáng)度的倒縮伴有膨脹率的急速增大。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)540d內(nèi)，鋼渣砂砂漿膨脹率增長(zhǎng)緩慢，在養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，沒有出現(xiàn)急速膨脹期和強(qiáng)度倒縮。 鋼渣砂砂漿膨脹破壞的特征為：以雜色顆粒

6、為中心的網(wǎng)狀裂紋或斑狀剝落、強(qiáng)度的降低并伴有膨脹率的急劇增大、界面上的裂紋及集料的開裂或粉化。膨脹機(jī)理的研究表明：經(jīng)歷高溫煅燒、粒徑較大的雜色顆粒水化后固相體積增大，水化產(chǎn)物在顆粒表面局部堆積，引起鋼渣砂砂漿內(nèi)的局部應(yīng)力集中，當(dāng)局部最大膨脹應(yīng)力超過(guò)水泥石的拉應(yīng)力時(shí)，發(fā)生膨脹破壞；當(dāng)應(yīng)力集中部位發(fā)生在試件的限制較薄弱部位時(shí)，產(chǎn)生斑狀剝落；當(dāng)應(yīng)力集中發(fā)生在試件內(nèi)部時(shí)，產(chǎn)生宏觀裂紋或斷裂；水泥石所受的最大膨脹拉應(yīng)力與膨脹組分含量、養(yǎng)護(hù)溫度和顆

7、粒半徑成正比，與顆粒的埋深和基體強(qiáng)度成反比。 雖然自然陳放、熱潑、蒸汽和壓蒸處理工藝均能改善鋼渣砂的安定性，但壓蒸處理能快速地消除大部分膨脹組分，可見高溫、高壓的處理工藝是提高鋼渣砂安定性的首選工藝；在水熱養(yǎng)護(hù)制度下，摻加粉煤灰和礦粉延長(zhǎng)了鋼渣砂砂漿的誘導(dǎo)齡期，推遲了開裂齡期，40%摻量時(shí)改善效果最佳，這種改善效果主要是通過(guò)砂漿后期強(qiáng)度的提高和密實(shí)性的增加而獲得的；當(dāng)鋼渣砂摻量小于25%，粒徑小于0．3mm時(shí)，砂漿在水熱和壓蒸條