鋼渣微粉對(duì)泡沫混凝土基本性能的影響

1、2013年第11期(總第289期)NumberI1in2013(TotalNo289)混凝土Concrete原材料及輔助物料MATERIALADMINlCLE鋼渣微粉對(duì)泡沫混凝土基本性能的影響賀婷1I2。廖洪強(qiáng)1I2，童震松’，宋存義’。鄧德敏。，余廣煒。巴特爾(1北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；2首鋼Lv、司能源環(huán)保產(chǎn)業(yè)事業(yè)部，北京1000413首鋼T學(xué)院建筑_=虧環(huán)保T程系，北京100041)摘要：研究了鋼渣比表面

2、積和摻量對(duì)鋼渣復(fù)合水泥基泡沫混凝土基本性能的影響。結(jié)果表明：同定鋼渣摻人量，泡沫混凝土砌塊強(qiáng)度隨鋼渣比表面積增大總體呈現(xiàn)先增加后降低的“山”型變化，其中鋼渣微粉比表面積為600m2／kg時(shí)較為理想。固定鋼渣比表面積，漿體的抗壓強(qiáng)度隨鋼渣摻人量增大整體呈降低趨勢(shì)。鋼渣摻人量低于20％時(shí)，砌塊28d強(qiáng)度高于純水泥泡沫混凝土的強(qiáng)度；繼續(xù)增加鋼渣摻人量，漿體強(qiáng)度降低且均低于水泥泡沫混凝土。鋼渣最大摻入量達(dá)50％時(shí)，砌塊28d抗壓強(qiáng)度仍可滿足JG

3、／T266—2011標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)c1級(jí)強(qiáng)度等級(jí)。同時(shí)，對(duì)泡沫混凝土漿體水化產(chǎn)物微觀形貌進(jìn)行SEM觀察，以判斷漿體的水化情況。關(guān)鍵詞：鋼渣；比表面積；摻人量；泡沫混凝土；強(qiáng)度中圖分類號(hào)：TU528041文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—3550(2013)110075—04InfluenceofsteelslagontheperformanceoffoamconcreteHETing一LIAOHongqiang，TONGZhensong，SO

4、NGctmyi，DENGDemin，YUGuangwei，SAINBaatar(1CivilandEnvironmentalEngineeringInstitute，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China；2TechnicalCenterofShougangEnergyandEnvironmentProtectionIndustryDepartment，Be

5、ring100041，China；3ConstructionandEnvironmentalProtectionEngineering，ShougangInstituteofTechnology，Beijing，100041，China)Abstract：Theinfluenceofspecificsurfaceareaandquantityofsteelslagontheperformanceoffoamconcretewasrese

6、archedTheresultsindicatethatthestrengthoffoamconcretechangedastheformofmountain，itmeansthestrengthincreasedfirstandthendecreasedwiththespecificsurfaceareaincreasingofsteelslaginthesamequantityTheidealstrengthappearswitht

7、hespecificsurfaceareaof600m2／kgsteelslagWhenthequantityofslagislowerthan20％inthetotalmass，the28dstrengthoffoamconcretewasalwayshigherthanthepurece—mentHowever，thestrengthofthefoamconcretedecreaseswithincreasingofslagquan

8、tityinsamespecificsurfaceareaWhenthequantityofslagwaslowerthan50％inthetotalmassthe28dstrengthoffoamconcretestillcanmeettheC1gradeofJG／T266—20l1standardMeanwhile，themicrostructureofhydrationproductsofthefoamconcretewasobs

9、ervedbySEMtojudgethehydrationsituationofthefoamconcreteKeywords：slag；specificsurfacearea；mixingamount；foamconcrete；strength0引言泡沫混凝土是將發(fā)泡劑制成的泡沫引入含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料等的水泥基料漿中，經(jīng)攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)而成的一種含大量封閉氣孔的輕質(zhì)多孔建筑材料ll_。由于泡沫混凝土集輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火、隔音

10、、防水、抗震、節(jié)能、利廢、等性能于一體[24]，成為當(dāng)今重點(diǎn)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保型材料，被廣泛應(yīng)用于墻體材料和其他隔熱材料中61。我國鋼渣排放量高，綜合利用率低。大量堆放不僅污染環(huán)境，而且浪費(fèi)資源[71。鋼渣的礦物組成與硅酸鹽水泥熟料相似，將鋼渣用于泡沫混凝土的制備，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)T業(yè)廢渣鋼渣的大量使用，還減少了鋼渣堆積對(duì)環(huán)境造成的危害，這對(duì)合理利用資源、保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展有重要意義[10]。鋼渣經(jīng)過一定的方式處理后，可以被高價(jià)值收稿日期

11、：2013o506基金項(xiàng)目：周家“863計(jì)劃”重大項(xiàng)目(2011AA06A105)利用]。通過機(jī)械激發(fā)提高鋼渣活性是較為理想的一種方法【l1]。本研究以鋼渣和水泥為原料，通過研究鋼渣比表面積和鋼渣摻人量對(duì)泡沫混凝土性能的影響，為大摻量鋼渣制備泡沫混凝土提供依據(jù)。同時(shí)，通過對(duì)泡沫混凝土硬化漿體水化產(chǎn)物的微觀形貌進(jìn)行SEM觀察，對(duì)泡沫混凝土的水化反應(yīng)過程進(jìn)行分析。1試驗(yàn)部分11試驗(yàn)原料試驗(yàn)所用水泥為PO425級(jí)水泥。物理性能檢測(cè)結(jié)果如表1所

12、示。試驗(yàn)用發(fā)泡劑為北京某公司生產(chǎn)的復(fù)合型發(fā)泡劑，發(fā)泡倍數(shù)20倍，1h泌水量78mL，稀釋倍數(shù)30倍；鋼渣選自首鋼公司鋼渣處理生產(chǎn)線產(chǎn)生的鋼渣尾渣。后經(jīng)超細(xì)設(shè)備75學(xué)兔兔www.xuetutu.com比表面積／(m／kg)圖4鋼渣比表面積對(duì)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響比表面積／(m／kg)圖5鋼渣比表面積對(duì)泡沫混凝土28d抗折強(qiáng)度的影響體的致密性；但當(dāng)鋼渣比表面積增大到一定程度時(shí)，因?yàn)轭w粒變細(xì)，顆粒間作用力增大，鋼渣顆粒問會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚的趨勢(shì)，使

13、得鋼渣表觀粒度增大，活性下降，水化變差，泡沫混凝土強(qiáng)度下降。由于高比表面積鋼渣的活性是靠機(jī)械能激發(fā)的，比表面積越高，超細(xì)成本就越高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇鋼渣超細(xì)比表面積約600mZ／kg較為理想。這說明鋼渣比表面積應(yīng)該控制在一個(gè)適當(dāng)范圍，既有利于改善泡沫混凝土的性能，義有利于降低超細(xì)化成本。23鋼渣摻入量對(duì)泡沫混凝土砌塊性能的影響試驗(yàn)泡沫混凝土設(shè)汁密度500kg／m，鋼渣比表面積600m3／kg，水料比045，發(fā)泡劑稀釋倍數(shù)30倍，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)

14、條件下養(yǎng)護(hù)。通過塒060o／dv同摻入量鋼渣制備所得泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度、吸水率進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6、7所示。鋼渣摻人比例，％圖6鋼渣摻入量對(duì)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響圖6、7可知隨著鋼渣摻人量增大，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度、吸水率整體呈下降趨勢(shì)，特別是7d早期強(qiáng)度最為明顯。對(duì)于28d強(qiáng)度而言，水泥中加入10％鋼渣微粉，強(qiáng)度增加較為明顯；當(dāng)鋼渣摻人量≤20％時(shí)，強(qiáng)度仍然高于純水泥泡沫混凝土；但是，當(dāng)繼續(xù)增加鋼渣摻入比例時(shí)，強(qiáng)度變差且均低于純

15、水泥泡沫混凝土。當(dāng)鋼渣最大摻入量達(dá)50％鋼渣摻人比例，％圖7鋼渣摻入量對(duì)泡沫混凝土吸水率的影響時(shí)，泡沫混凝土砌塊的28d抗壓強(qiáng)度仍可滿足JG／T266—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下C1級(jí)強(qiáng)度等級(jí)。隨著鋼渣摻入量增加，泡沫混凝土強(qiáng)度整體降低的原因，可能是由于鋼渣的水化活性及活性物質(zhì)含量較水泥熟料低，隨著鋼渣摻人量的增大，水泥熟料的比例下降，早期水化產(chǎn)生的膠凝產(chǎn)物量減少，導(dǎo)致混合漿料致密JI生下降，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。這也是導(dǎo)致泡沫混凝土硬化漿

16、體吸水率下降的一個(gè)原因。當(dāng)鋼渣配合比小于等于20％時(shí)，泡沫混凝土28d強(qiáng)度和吸水率均優(yōu)于純水泥泡沫混凝土，這說明鋼渣有利于提高泡沫混凝土的后期強(qiáng)度，且水泥與鋼渣之間具有協(xié)同作用，該作用有利于促進(jìn)水化反應(yīng)。24泡沫混凝土砌塊SEM分析水泥、鋼渣按一定比例混合形成泡沫混凝土，成型100mm~100mm~100mlTl立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期7、28d，加入適量無水乙醇終止水化，對(duì)其微觀形貌進(jìn)行SEM觀察，以判斷泡沫混凝土的水化情況。從

17、圖8對(duì)比可以得出，混凝土塊7d齡期如8(a)和圖8(C)時(shí)，純水泥泡沫混凝土和摻鋼渣泡沫混凝土漿體的水化都已開始；圖8(a)外貌結(jié)構(gòu)比較疏松，孔隙率也較大，圖8(c)外貌結(jié)構(gòu)較細(xì)密，這說明鋼渣微粉在水泥中可起到微集料的致密作用；試樣圖8(c)的彤貌巾叮明顯觀察到未水化反應(yīng)的鋼渣顆粒這說明鋼渣水化速度較慢，而影響混凝土的早期強(qiáng)度。隨著水化齡期延長(zhǎng)到28d，如圖8(b)和圖8(d)，漿體出現(xiàn)明顯的水化反應(yīng)，混凝土塊表現(xiàn)出明顯致密結(jié)構(gòu)形貌，而

18、且試樣圖8(d)較試樣圖8(b)水化更完全，主要表現(xiàn)為試樣形貌更加有層次感，“珊瑚礁”狀的水化產(chǎn)物生長(zhǎng)明顯，這有利于強(qiáng)度的提高，這說明添加10％鋼渣微粉后，水泥與鋼渣之間具有“協(xié)同效應(yīng)”，促進(jìn)水化反應(yīng)，提高試塊強(qiáng)度[11131。從圖8(d)和圖8(e)對(duì)比可以得出，相同比表面積的鋼渣微粉添加量由10％增加到50％時(shí)，試塊的微觀形貌變化明顯，主要是結(jié)構(gòu)變得松散，不細(xì)密，而且有明顯可見的未水化鋼渣微粒，這說明隨鋼渣微粉添加量大量增加，試塊中