粉煤灰对玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能的影响

曾 倩 孙金坤,2 李晓明 杨 鹏 谯 寻

（1.攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川 攀枝花 617000；2.工业固态废弃物土木工程综合开发利用四川省高等学校重点实验室重点项目，四川 攀枝花 617000）

随着绿色建筑的不断深入发展，绿色建材高新技术已逐渐成为绿色建筑的发展热点，为此相应部门相继出台发展绿色建材的行动方案和政策措施[1-4]。目前攀西由于工业产业的快速发展，工业固态废弃物大量堆积问题日益严峻。高钛重矿渣作为攀西地区冶炼钒钛磁铁矿而产生的疏松多孔的致密性工业废渣，与普通碎石相比，其吸水率高、多孔高强且具有良好的体积稳定性和早期抗裂性能[5-6]。粉煤灰也是一种由燃煤电厂产生的主要固体废物，其具有良好的活性，细度比水泥细，可以填充骨料间的空隙，增加混凝土密实度，从而改善混凝土的强度。本文在文献7的基础上，以高钛重矿渣为骨料，粉煤灰为掺合料，探究不同掺量（0、10%、20%和30%）粉煤灰对玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能的影响，为工业固态废弃物资源化利用提供参考。

1 试验方法

1.1 试验材料

粗、细骨料选用攀枝花市环业公司生产的高钛重矿渣碎石和高钛重矿渣砂；水泥选用攀枝花本地公司生产的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥；玄武岩纤维选用18mm短切玄武岩纤维；硅灰选用I级硅灰；粉煤灰选用II级粉煤灰；减水剂用陕西秦奋建材公司Q8081均衡型液体聚羧酸系高性能减水剂；水为攀枝花市自来水。

1.2 配合比设计

根据《普通混凝土配合比设计规范》进行试验基准配合比设计，水胶比为0.32，砂率设计为35%，玄武岩纤维掺量为0.4%，硅灰掺量为5%，减水剂掺量为0.3%，基准混凝土的具体配合比见表1，试验组混凝土具体配合比见表2。

表1 基准混凝土配合比

表2 试验组混凝土配合比

1.3 试件制作

在搅拌机中加入高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂和一部分水搅拌30s，再均匀加入玄武岩纤维，最后加入水泥、粉煤灰、硅灰和剩余兑入减水剂的设计用水搅拌120s，搅拌后制作边长为150mm的标准试件，边长为100mm的非标准试件和100mm×100mm×400mm的非标准试件，每组制作3个立方体试件，在标准养护室内进行28d标准养护。

2 试验结果与分析

待混凝土试件达到龄期后，从养护室取出，采用CSS-WAW1000电液伺服万能试验机进行抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验，试验严格按照《混凝土物理力学性能试验方法标准》的相关要求进行，具体试验结果见表3。

表3 28d玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土强度

由表3可知，随着粉煤灰掺量的增大，玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土强度呈先增后降趋势，小掺量粉煤灰可提高混凝土强度，掺量为10%时达到最大，抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别达到62.7MPa、6.2MPa、9.8MPa，但掺量超过20%时，混凝土强度将减小。这可能是因为适量粉煤灰可硅灰、水泥形成良好的级配，使骨料间粘结更牢固，混凝土更密实，从而提高混凝土强度。但随着粉煤灰掺量的增加，水泥含量相对减小，导致骨料间粘结力减小。粉煤灰中的未完全燃烧碳会吸收大量的水分，减少水泥的水化反应，从而影响混凝土强度[7]。

3 结论

粉煤灰对玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能的影响程度并不大，混凝土强度变化规律与普通混凝土基本一致。随着粉煤灰掺量的增加，玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土强度呈先增大后减小变化趋势，当粉煤灰掺量为10%时，混凝土强度达到最大值。