钒铁炉渣用于配制混凝土收缩补偿掺合料初探.pdf

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1、垒些』重量丝垡坠童篁』丝篁I上一——江酉蕉堑廑旦班窒钒铁炉渣用于配制混凝土收缩补偿掺合料初探■李味然●同济大学。上海200092摘要：根据钒铁炉渣的化学成分，利用高钙钒铁炉渣中所含f—CaO、MgO在水化过程中生成Ca(OH)2、Mg(OH)2引起体积膨胀特性，利用粉煤灰中存在的活性Si02与钒铁炉渣中的碱性物质发生反应并加入石膏按一定配比制成收缩补偿掺合料，研究其补偿混凝土收缩性能的效果。实验表明钒铁炉渣收缩补偿掺合料可以用于补偿混凝土自收缩，制备低收缩或无收缩混凝土。关键词：钒铁炉渣混凝土补偿收缩膨胀控制钒铁炉渣是钒铁制品冶炼过程中产生的废渣。随着钒铁市场不断增长，钒铁炉渣

2、排放量也逐年增长，这些废渣堆放处置对周围环境产生很大危害。如何高效、合理的利用钒铁炉渣对发展循环经济和治理环境污染具有十分重要意义。在建筑工程中混凝土开裂是很常见且很难避免的问题，但是混凝土开裂通过一定的手段是可以控制和处理的。混凝土开裂原因多种多样总的可以分为由荷载、温度、收缩等几方面引起的，开裂不仅会使混凝土结构承载能力下降，也会影响混凝土的完整性、耐久性及防水性。根据吴中伟教授膨胀混凝土理论指出当混凝土发生体积膨胀时产生预压应力，它可抵消部分或全部限制收缩所产生的应力。控制好混凝土膨胀与硬化的时间，当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩引起的拉应力，从而防止和

3、减少收缩裂缝产生。根据前人的研究，我们知道在混凝土中掺入一定的物质可以引起混凝土的膨胀，制成膨胀混凝土。本文将针对混凝土因材料收缩引起的开裂问题，设想用钒铁炉渣制成混凝土收缩补偿掺合料，利用钒铁炉渣内含有的f—CaO及方镁石等碱性成分在水化过程中发生体积膨胀，混凝土内部在邻位限制的作用下产生一定预压应力用以抵消混凝土自缩产生的应力以减少裂缝的产生。问题的关键在于体积膨胀量的控制以及应力成长与硬化速度的匹配。1原料钒铁炉渣：江西新余某公司生产。钒铁炉渣化学组成见表l。表l钒铁炉渣化学成分／％化学成分Fe203A1203Ca0MgoSi02Loss百分比0．69n856n526．3

4、629，55O。52水泥：洋房水泥P042．5R(普通硅酸盐水泥)，见表2。表2洋房普通硅酸盐水泥物理性能技术指标水泥标准稠体积凝结时间(rain)密度抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)度用水种类安定性初凝终凝(k吕／一)3d28d3d28d量％数据25合格1302加314021．545．6428．9指标粉煤灰：粉煤灰(II级)化学成分见表3。表3粉煤灰(II级)化学成分／％化学组成5i02A1203Fe203Ca0M90503K20Na20Loss百分比56．621．44．82．11．21．81．9I．78．5二水石膏：CaS04·2H20化学成分见表4。表4CaS04·2

5、H20化学成分／％化学成分Ca0Si02A1203Fe203MgoS03Loss石膏3&350．434．450．461．2642．3212．73细骨料：天然河砂，细度模数为2．66，为中砂，颗粒级配良好；粗骨料：粒径为5mm一31mm的碎石，视密度为2681kg／m3，堆积密度为1456kg／m3，含水率0．2％。根据对钒铁炉渣进行化学分析可知，钒铁炉渣中含有游离氧化钙(f—CaO)。游离氧化钙(f—CaO)水化生成氢氧化钙产生体积膨胀，OH一激发粉煤灰中活性Si02和A1203形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，掺入石膏后，水泥石iL隙中液相Ca2+、S04、OH、A102等离子形成

6、钙矾石，钙矾石在形成时结合6个水分子，配位26个水分子，使钙矾石固相体积增大125％左右。控制钙矾石和氢氧化钙的形成速度和数量，让其形成与水泥硬化同步且数量适当，它所产生的膨胀势能将能将可用来抵消水泥基材料体积收缩趋势。另外钒铁炉渣中含有一定量方镁石，方镁石的水化膨胀是一个缓慢的过程，按一定比例掺入粉煤灰对阻止方镁石在后期过量膨胀有所帮助，使混凝土在早期和后期膨胀都能得到有效控制，从而达到对混凝土补偿收缩的效果。2实验试验研究将钒铁炉渣、粉煤灰和石膏按一定比例配制成收缩补偿掺合料，研究其对混凝土体积变形性能的影响。钒铁炉渣(比表面积660m2／kg)水泥采用洋房牌P．042．5

7、R。试验依据(CB／T50082—2009)《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》中非接触式混凝土收缩实验方法进行。表5钒铁炉渣收缩补偿掺合料组成成分石膏粉煤灰钒铁炉渣总量百分比(％)102070100实验结果如下：表6收缩补偿掺合料混凝土配合比及强度收缩补细骨粗骨减水抗压强度(MPa)编号水汜，kg偿掺合g。／kg料／kg剂／kg3d7d28d1330O76812251304．8527．343．355622973376812251304．8524．041．657．1326466768