姚 薇 劉發(fā)明

（宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院 安徽宿州 234000）

0 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們越來越重視建筑行業(yè)，尤其是在工程建設(shè)中所帶來的環(huán)境污染問題。混凝土作為目前使用最廣的建筑材料，具備許多其他建筑材料沒有的特性，其中它與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度大最為重要，此外，混凝土可進(jìn)行大規(guī)模、大批次的生產(chǎn)?，F(xiàn)如今，混凝土應(yīng)用廣泛，涉及到建筑、鐵路、橋梁以及公路等多個(gè)領(lǐng)域[1]。在我國，每年由于建筑物的擴(kuò)建、修建以及廢舊建筑物的拆除所帶來的混凝土固體廢棄物重量就達(dá)到0.3～0.4億t[2-3]。水泥作為混凝土的主要摻和物之一，在制作它的過程中消耗了大量的能源，嚴(yán)重污染環(huán)境。

眾所周知，中國是鋼材進(jìn)出口大國，因此，隨之產(chǎn)生的工業(yè)廢渣數(shù)量驚人，除此之外，作為水泥生產(chǎn)大國來說，水泥生產(chǎn)會嚴(yán)重影響到環(huán)境安全。如何解決工業(yè)廢渣和水泥帶來的環(huán)境問題呢。國內(nèi)專家也對此進(jìn)行了研究，胡佳波[4]在對鋼渣混凝土耐久性的研究中得出，鋼渣以不同的摻量加入混凝土中能夠改善混凝土的抗碳化性以及抗氯離子滲透性等。劉攀[5]把鋼渣摻入混凝土中以后，鋼渣粉的摻量不應(yīng)超過30%，其28d抗壓強(qiáng)度可以接近甚至超過普通混凝土。當(dāng)前，就已有的碳纖維鋼渣復(fù)合摻料對混凝土力學(xué)性能的研究資料來看，還存在較多盲區(qū)，因此，本實(shí)驗(yàn)主要對等量的鋼渣、碳纖維、碳纖維鋼渣復(fù)合摻料對混凝土抗壓強(qiáng)度影響進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)方案

（1）本實(shí)驗(yàn)采用安慶市巢安水泥有限公司所生產(chǎn)的P.C32.5普通硅酸鹽水泥，采用安徽靈壽縣鑫輝建材貿(mào)易有限公司所生產(chǎn)的細(xì)度為400目的鋼渣粉。

（2）采用領(lǐng)航短切5mm的碳纖維，拉伸膜量為230GPa，抗壓強(qiáng)度為3530MPa。

（3）粗集料采用粒徑為8～20mm連續(xù)級配的碎石，細(xì)集料采用粒徑為0.2～5mm連續(xù)級配的天然砂。

（4）水采用純凈水。

2 配合比

本次試驗(yàn)將以C30混凝土的配合比作為基礎(chǔ)，分別以10%、15%、20%的鋼渣和0.5%、1.0%、1.5%代替等量水泥找到抗壓強(qiáng)度最大值。本次將設(shè)置7組試驗(yàn)，其中有一組將以強(qiáng)度等級C30的混凝土作為空白試驗(yàn)對照組，共21個(gè)試件，每組3個(gè)試件，試件制備完成后，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)護(hù)24h，然后脫模，再在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下對試塊進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。除去相差較大的數(shù)據(jù)，取其平均值，以降低誤差，試驗(yàn)配合比如表1所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 鋼渣代替等量水泥與對混凝土力學(xué)性能的影響

在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，分別以鋼渣摻量所占混凝土百分比的0、10%、15%、20%進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)28d的鋼渣混凝土試件，利用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)研究鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度，如圖1所示，當(dāng)鋼渣摻量所占混凝土百分比在0%～20%時(shí)，鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度比C30混凝土的抗壓強(qiáng)度都高；當(dāng)鋼渣摻量所占混凝土百分比在0%～10%時(shí)，鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著鋼渣摻量的增加而增大；當(dāng)鋼渣摻量所占混凝土百分比在10%～20%時(shí)，鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著鋼渣摻量的增大而減小，但高于對照組混凝土強(qiáng)度。

表1 混凝土配合比（kg/m）

圖1 鋼渣對混凝土抗壓強(qiáng)度影響

3.2 碳纖維鋼渣代替等量水泥對混凝土力學(xué)性能的影響

將復(fù)合摻料按鋼渣摻量占混凝土百分比的10%，分別以碳纖維摻量所占混凝土百分比的0.5%、1.0%、1.5%進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)長為28d，養(yǎng)護(hù)完成的碳纖維鋼渣混凝土試件，在萬能試驗(yàn)機(jī)下就進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，用以研究碳纖維鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度。如圖2所示，碳纖維鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著碳纖維摻量的增加而降低，相較于鋼渣混凝土而言，碳纖維鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度較低。因此，摻入碳纖維不僅不能使得混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，還會因?yàn)樘祭w維摻入量的增加降低混凝土的抗壓強(qiáng)度。

4 結(jié)語

通過上述試驗(yàn)研究表明：

（1）鋼渣摻量所占混凝土百分比在0%～20%這一范圍內(nèi)，鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度均高于對照組混凝土的抗壓強(qiáng)度，可以作為等量水泥的替代從而使得混凝土抗壓強(qiáng)度增大。隨著碳纖維摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨之降低。

（2）隨著碳纖維摻量的增加碳纖維鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。

基金項(xiàng)目：安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810379091）。

圖2 碳纖維對混凝土抗壓強(qiáng)度影響