陳國聰

(深圳市永恒業(yè)混凝土有限公司，廣東 深圳 518105)

前言

泵送商品混凝土要求有很好的流動性、強(qiáng)度和耐久性，必須要摻用一定的摻合料。常用的摻合料有粉煤灰、超細(xì)礦渣粉、硅灰等。［1－3］硅灰雖然性能好，但價(jià)格昂貴，難以大量推廣應(yīng)用。以粉煤灰和超細(xì)礦渣粉已成為混凝土不可或缺的組分。［4，5］但是，隨著泵送商品混凝土的迅猛發(fā)展，粉煤灰和礦渣粉出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。另外一方面，隨著陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，陶瓷拋光磚粉等各種陶瓷工業(yè)廢料日益增多，大量的陶瓷廢料的堆積擠占土地，污染環(huán)境。如何變廢為寶，化廢料為資源。［6，7］因此，本文通過對陶瓷拋光磚粉基本性質(zhì)的分析以及陶瓷拋光磚粉取代水泥、粉煤灰對混凝土性能影響的研究，來探討陶瓷拋光磚粉用作混凝土摻合料的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

水泥:廣州市珠江水泥廠有限公司生產(chǎn)的水泥熟料與4%石膏制得的P·Ⅰ硅酸鹽水泥，其熟料化學(xué)組成如表1所示。

表1 水泥熟料化學(xué)成分(%)

粉煤灰:所用粉煤灰均為F類粉煤灰，Ⅱ級灰。

拋光磚粉:佛山市某陶瓷廠陶瓷拋光磚廢粉。

砂:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

沙:河沙。

石:碎石，粒徑20～40mm。

水:普通自來水。

減水劑:萘系高效減水劑FDN、FDN－RJ20和聚羧酸系高效減水劑MB－SR3。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

比表面積實(shí)驗(yàn):比表面積的測定方法:水泥及粉煤灰、拋光磚粉的比表面積測定按照GB 8074—87《水泥比表面積測定方法(勃氏法)》的規(guī)定進(jìn)行。

粉煤灰、拋光磚粉顆粒粒徑測定:顆粒中﹥45μm的顆粒組成的測定根據(jù)GB/T 1345—2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》進(jìn)行;顆粒中﹤45μm的顆粒組成采用BT—1500離心沉降式粒度分布儀測定。

拋光磚粉強(qiáng)度活性指數(shù)測定:試驗(yàn)參照GB/T1596－2005附錄D《粉煤灰活性指數(shù)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

混凝土的抗壓強(qiáng)度測定采用GB/T50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行。

掃描電鏡SEM分析:試驗(yàn)儀器采用LEO1530VP型SEM掃描電鏡。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 陶瓷拋光磚粉的化學(xué)組成

對試驗(yàn)用陶瓷拋光磚粉進(jìn)行化學(xué)成份測試，其化學(xué)組成如表2示。為便于對照，將本試驗(yàn)用廣東省某電廠粉煤灰的化學(xué)組成一并列于表中。

表2 陶瓷拋光磚粉的化學(xué)組成(%)

由表2可知，拋光磚粉的主要化學(xué)成份為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，與水泥和實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的主要組分一樣，只是各種組分的含量有所不同。拋光磚粉的化學(xué)組成以SiO2為主，明顯高于實(shí)驗(yàn)用粉煤灰SiO2含量，也高于一般的水泥。Al2O3的含量則低于實(shí)驗(yàn)用粉煤灰。Cl的含量較低。

2.2 陶瓷拋光磚粉的比表面積和粒度分布

以勃氏法測得拋光磚粉的比表面積為565m2/Kg，實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的比表面積為305m2/Kg。以離心沉降式粒度分布儀測定試驗(yàn)用拋光磚和粉粉煤灰粒度分布見表3。

表3 拋光磚粉及實(shí)驗(yàn)用粉煤灰粒度分布

由表3可知，陶瓷拋光磚粉中位粒徑為6.28μm，實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的中位粒徑為23.9μm?？梢?，陶瓷拋光磚粉的粒徑遠(yuǎn)小于一般水泥，也小于一般的粉煤灰。

2.3 陶瓷拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比

將拋光磚粉按30%的比例，摻入到Ⅰ型硅酸鹽水泥中，用摻拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度與該硅酸鹽水泥28天抗壓強(qiáng)度進(jìn)行比較，以確定其活性高低。

試驗(yàn)測得摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度R1=47.3MPa，對比樣品的 28d 抗壓強(qiáng)度 R2=58.4MPa。

因此，K=R1/R2×100%=46.5 MPa/56.5 MPa×100%=81%

由上述結(jié)果可知，摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比既高于火山灰質(zhì)混合材28d抗壓強(qiáng)度比不低于62%的要求，還高于粉煤灰強(qiáng)度活性指數(shù)不低于70.0%的要求。

2.4 陶瓷拋光磚粉作摻合料對混凝土強(qiáng)度的影響

擬將拋光粉作摻合料與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰作比較，按15%等量取代和18%超量取代，并復(fù)摻拋光磚粉與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰，研究拋光磚粉作摻合料對混凝土強(qiáng)度的影響。試樣成型尺寸為151515cm的立方體，試標(biāo)準(zhǔn)振搗成型試件每組樣3個(gè)，24h后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28d，分別測試其立方體抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 拋光磚粉作砼摻合料對其強(qiáng)度的影響

編號 水泥(Kg)粉煤灰L(Kg)拋光粉(Kg)砂石水(Kg)(Kg)(Kg)28d強(qiáng)度(MPa)3 341.7 72.36 0 681 1108 205 35.5 4 341.7 0 60.3 681 1108 205 35.9 5 341.7 0 72.36 681 1108 205 37.3 6 341.7 30.15 30.15 681 1108 205 38.2 7 341.7 36.18 36.18 681 1108 205 38.6

由表4可以看出:用拋光磚粉取代部分水泥，直接導(dǎo)致水泥用量的減少，會降低混凝土的強(qiáng)度。由于拋光磚粉的強(qiáng)度活性指數(shù)較實(shí)驗(yàn)用粉煤灰高，水化反應(yīng)程度較實(shí)驗(yàn)用粉煤灰要好，故在摻量相同的條件下，摻拋光磚粉的混凝土28d強(qiáng)度始終高于摻實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混凝土。同時(shí)，拋光磚粉顆粒比實(shí)驗(yàn)用粉煤灰細(xì)，填充效果較實(shí)驗(yàn)用粉煤灰好，也會增加混凝土的密實(shí)性，從而提高強(qiáng)度。

在摻合料用量相同的條件下，復(fù)摻拋光磚粉與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混凝土28d強(qiáng)度要高于單摻等量拋光磚粉或粉煤灰的強(qiáng)度。主要是由于按適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)摻后，在改善其顆粒級配的同時(shí)，既能發(fā)揮拋光磚粉比表面積大，顆粒較小，易于反應(yīng)和填充效果較好的長處，又能充分利用實(shí)驗(yàn)用粉煤灰球形顆粒多、表面光滑，利于流動的優(yōu)勢，故復(fù)摻條件下的混凝土強(qiáng)度更高。

3 結(jié)束語

(1)拋光磚粉的化學(xué)組成以SiO2為主，Cl的含量也較低，陶瓷拋光磚粉中位粒徑為6.28μm。摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比為81%。

(2)由于拋光磚粉的強(qiáng)度活性指數(shù)較實(shí)驗(yàn)用粉煤灰高，拋光磚粉顆粒比實(shí)驗(yàn)用粉煤灰細(xì)，填充效果較實(shí)驗(yàn)用粉煤灰好，故在摻量相同的條件下，摻拋光磚粉的混凝土28d強(qiáng)度始終高于摻實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混凝土。

(3)主要是由于拋光磚粉與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰按適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)摻后，在改善其顆粒級配的同時(shí)，既能發(fā)揮拋光磚粉比表面積大，顆粒較小，易于反應(yīng)和填充效果較好的長處，又能充分利用實(shí)驗(yàn)用粉煤灰球形顆粒多、表面光滑，利于流動的優(yōu)勢，故在摻合料用量相同的條件下，復(fù)摻拋光磚粉與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混凝土28d強(qiáng)度要高于單摻等量拋光磚粉或粉煤灰的強(qiáng)度。

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