不同掺量矿渣粉对混凝土抗压性能的影响

梁凯圣 龚爱民

(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)

不同掺量矿渣粉对混凝土抗压性能的影响

梁凯圣 龚爱民

(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)

针对矿渣粉掺入对混凝土抗压性能产生的影响，将不同掺量的矿渣粉按相应比例替换水泥，制作四组矿渣粉混凝土试件，并利用压力试验机测出不同掺量下混凝土的抗压强度，得出矿渣粉不同掺量下混凝土抗压强度试验规律，最后比较试验结果。试验结果表明：随矿渣粉掺量增加，混凝土抗压强度呈现先减后增再减的趋势，随龄期增加抗压强度也不断增强，当掺量为10%时达到最优掺量。

矿渣粉混凝土，抗压性能，数据分析

随着我国工业不断发展，废料排放日益严重，对生态环境造成了严重的破坏。矿渣作为一种常见的工业废料，如果能实现二次利用，不仅可以大量减少工业固体废渣，节能环保，还能降低混凝土的成本，提高企业经济效益。用作混凝土矿物掺合料的矿渣，需要经过水淬、特殊粉末工艺加工等，才能充分发挥其潜在活性，提高混凝土的工作性能[1]。对于用作矿物掺合料的磨细矿渣，国内研究较多，包括其对混凝土强度的影响[2]、对钢筋锈蚀的影响[3]、作为复合矿物掺合料的组分时对混凝土力学性能的影响[4]等。虽然矿渣粉混凝土早期抗压强度比基准混凝土低，且当矿渣粉为小掺量时，随掺量增加，抗压强度先减后增再减，具有线性关系。但随着龄期增长，矿渣粉混凝土抗压强度增长更快，超过基准混凝土。同时，矿渣粉混凝土28 d抗渗性和抗氯离子渗透性优于基准混凝土，其掺量越大，作用越明显[5]。本文主要研究矿渣粉作为胶凝材料使用时对混凝土抗压强度的影响差异。

1 试验原材料

1.1 水泥

本次试验选择P.O42.5级水泥,该水泥的比表面积不小于300 m2/kg；初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于10 h；3 d的抗压强度不小于22 MPa，28 d的抗压强度不小于42.5 MPa；且各部分质量分数分别为：三氧化硫不大于3.5%，氧化镁不大于5.0%，烧失量不大于5.0%，氯离子不大于0.06%。水泥标准按GB 175—2007检测，各项水泥指标均满足要求。

1.2 骨料

骨料包括粗骨料与细骨料，粗骨料是碎石，粒径小于40 mm，级配良好；细骨料是中粗级人工砂，细度模数为3.08。

1.3 矿渣粉微粉

试验选择的矿渣粉由河南郑州生产，该矿渣粉的堆积密度为812 kg/m3，最大粒径达25 mm，大于10 mm颗粒质量分数小于2%。结果表明，该矿渣粉满足GB/T 203—2008各项性能要求。矿渣粉比表面积为420 m2/kg。其化学成分如表1所示。

表1 矿渣粉成分表 %

1.4 减水剂

本次试验选用聚羧酸系高效减水剂，减水率可达到20%，该减水剂满足规定稠度要求，效果显著。

2 试验概况

2.1 试验方案

本试验试件以设计强度为40 MPa混凝土配合比为基础，配合比如表2所示，以矿渣粉替换水泥，制得四组矿渣粉混凝土试件，矿渣粉含量依次为0%,5%,10%,15%，试件尺寸是150 mm×150 mm×150 mm。并在其中加入减水剂，保证其和易性，添加比例依次是 0%,0.1%,0.4%,0.5%，浇筑成型后24 h脱模，在标准养护条件下分别养护7 d,14 d,28 d，将制备的试件进行抗压试验，从抗压强度指标比较确定矿渣粉加入与否抗压强度的变化及最优掺量。

表2 混凝土配合比表

2.2 试验设备及其方法

本次试验采用标准立方体试件，边长为150 mm，从养护室取出试件后，立即擦拭干净，检查外观，将其置于试验机下压板的中心位置。后开动试验机，以0.05 MPa/s～0.08 MPa/s速度匀速加载，待试件破坏后，记录破坏荷载。

3 试验结果及分析

本次试验主要研究矿渣粉混凝土不同龄期7 d,14 d,28 d与不同矿渣粉掺量0%,5%,10%,15%的抗压强度，试验分析成果统计表如表3所示。

表3 矿渣粉混凝土抗压强度试验成果表

试验结果分析：

1)不同矿渣粉掺量对混凝土抗压强度的影响结合表3进行说明，相同龄期条件下，随矿渣粉掺量不断增加，混凝土抗压强度出现先降低后增加再降低的变化规律。除5%掺量外，10%,15%的掺量在不同龄期的抗压强度均略高于基准混凝土；当矿渣粉掺量相同时，随龄期不断增长，其抗压强度不断增加。其中，同一龄期条件下，5%,10%,15%矿渣粉掺量相比基准混凝土，强度增长率与降低率在0.4%～10%之间。从表3中还可得到，相同龄期条件下，矿渣粉掺量为10%时，混凝土抗压强度达到最大，可初步确定小掺量矿渣粉混凝土理想掺量为10%。2)不同龄期对混凝土抗压强度的影响。同一矿渣粉掺量条件下，随龄期不断增加，混凝土抗压强度不断提高，同时可发现，同一掺量条件下，养护龄期在7 d～14 d时，抗压强度增长幅度最快，后期的增长幅度不断降低。其中，矿渣粉掺量为10%的混凝土抗压强度在7 d～14 d增长速度最快；其次，相同龄期条件下，随矿渣粉掺量不断增加，其混凝土抗压强度出现先下降后增加再下降变化规律。除5%掺量外，10%，15%掺量抗压强度均高于基准混凝土。

4 结语

1)掺入矿渣粉的混凝土与未掺入矿渣粉的混凝土在压裂破坏时，破坏形态无明显差异，均出现明显的脆性破坏。2)随着矿渣掺量的增加，使得混凝土的抗压强度先减后增再减，但10%,15%掺量均高于未加入矿渣的普通混凝土，而5%掺量与普通混凝土强度相当。3)结合前面分析可得知，同一龄期下，矿渣粉掺量为10%，混凝土抗压强度最大，实现最优掺量。从而可初步确定，小掺量矿渣粉最优掺量是10%，并且随着龄期不断增加，抗压强度不断增大。

[1] 姚 武.磨细矿渣粉掺合料对高强混凝土流变及力学性能的影响[J].新型建筑材料，2000(1)：32-34.

[2] 李寰宇．矿物掺合料对混凝土强度影响的试验研究[J].山西建筑，2008,34(35)：175-176.

[3] 史美伦，张 雄，吴科如.微粒矿渣粉掺合料对混凝土中钢筋锈蚀影响的电化学研究[J]．硅酸盐学报，1998(6)：2-7.

[4] 李懿卿，牛荻涛，宋 华．复合矿物掺合料混凝土力学性能的试验研究[J]．混凝土，2009(3)：47-49．

[5] 李嘉琳.矿渣混凝土的力学性能和耐久性试验研究[J].广东水利水电,2014(5):67-70.

Influence of the slag power different dosage quantity on the compressive properties of concrete

Liang Kaisheng Gong Aimin

(YunnanAgriculturalUniversity，CollegeofWaterConservancy，Kunming650201,China)

In order to study the slag added to the impact of compressive strength of concrete performance, with various dosage of slag to replacecement in a certain proportion, making four groups of slag concrete specimens, and by using pressure testing machine to measure various dosage corresponding concrete compressive strength, it is concluded that after adding slag concrete compressive strength test rule, finally compare test results. Experimental results show that with the increasing dosage of slag, a small quantity of slag silicate concrete compressive strength showed reduced after increased first, then decrease the change rule, and page along with the age increasing compressive strength increasing, when the dosage of 10% optimal dosage.

slag concrete, the compressive performance, the data analysis

1009-6825(2017)21-0095-02

2017-05-26

梁凯圣(1991- )，男，在读硕士； 龚爱民(1962- ),男，博士，教授

TU502

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