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骨料對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?/span>

文檔作者：華夏1，張曉冬2，楊錢榮3，江盛禹2 文檔來(lái)源： 1．上海眾合檢測(cè)應(yīng)用技術(shù)研究所有限公司 2．上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站材料室 3．同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月20日
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粉煤灰綜合利用FLY ASH COMPREHENSrvE UTILIZATION 2016 NO．5骨料對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?Effect of Aggregate on Properties of Ceramic Concrete with Industrial Waste Residue as Cementitious Material華夏1，張曉冬2，楊錢榮3，江盛禹2(1．上海眾合檢測(cè)應(yīng)用技術(shù)研究所有限公司，上海200065；2．上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站材料室，上海200092；3．同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海201804)摘要：研究了不同等級(jí)陶粒骨料及砂率對(duì)陶粒混凝土性能的影響。結(jié)果表明：采用800級(jí)，600級(jí)陶粒為骨料制備工業(yè)廢渣陶?；炷?，隨骨料用量增加，容重降低有限，但會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度和比強(qiáng)度大幅度降低。采用較高等級(jí)骨料制備輕混凝土?xí)r，通過(guò)增加骨料用量降低容重不可取。以400級(jí)陶粒為骨料，隨骨料用量增加容重有明顯降低趨勢(shì)，但強(qiáng)度變化不大。與骨料等級(jí)和用量相比，砂率對(duì)不同等級(jí)廢渣陶粒混凝土的強(qiáng)度和容重的影響要小得多。骨料用量及砂率對(duì)廢渣陶?；炷恋能浕禂?shù)影響不明顯，但骨料等級(jí)的影響顯著，骨料越輕、陶?；炷寥葜卦叫?，軟化系數(shù)越大。關(guān)鍵詞：輕骨料；陶粒；工業(yè)廢渣；強(qiáng)度；容重中圖分類號(hào)：TU528．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005—8249(2016)05-0025-05Hua Xial，Zhang Xiaodon92，Yang Qianron93，Jiang Shengyu2(1．Shanghai Zhonghe Institute of Application Technology of Inspection，Shanghai 200065，China；2．Shanghai Tongji Institution of Inspection on Construction Quality，Shanghai 200092，China；3．School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 201804)Abstract：The effects of different grades of ceramic aggregate and sand coarse aggregate ratio on the properties of ceramic aggregate concrete(CAC)were studied．The results showed that：by use of grade 800，600 ceramic aggregate for the preparation of industrial waste residue ceramicaggregate concrete(IWRCAC)，with the increase in the amount of aggregate，bulk density reduction Was not large，but the strength Was reducedsignificantly．It Was not desirable to reduce bulk density by increasing the aggregate amount of lightweight concrete with high grade aggregate．By useof grade 400 ceramic aggregate，with the increase of the aggregate amount，bulk density had a significant reduction，but the strength changed little．The effect of sand coarse aggregate ratio on strength and bulk density of 1WRCAC was much smaller than that of aggregate grade and amount．Theeffect of aggregate consumption and sand coarse aggregate ratio on the softening coefficient of IWRCAC Was not obvious，but the influence ofaggregate grade Was si則eant．The lighter the aggregate Was and the smaler the bulk density of aggregate concrete，the greater the softeningcoefflcient was．Key Words：lightweight aggregate；ceramic aggregate concrete；industrial waste residue；strength；bulk density陶粒混凝土具有輕質(zhì)、造價(jià)低、高抗震性、高抗裂性、高耐久性、高耐火性、保溫隔熱等特點(diǎn)。陶?；炷翍?yīng)用于建筑工程中在滿足強(qiáng)度及其它性能要求的同‘基金項(xiàng)目：“+二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAJ20802)第一作者：華夏(1966-)，女，工程師，主要從事建筑材料科研與檢測(cè)工作。通訊作者：楊錢榮(1965～l男，工學(xué)博士，副研究員，博導(dǎo)。主要從事工業(yè)廢渣資源化利用及新型建材研究工作。E—mail：qryang@tongji．edU。ca收稿13期：2016—03—17時(shí)可大幅度減輕結(jié)構(gòu)物的自重，這一特性使輕骨料混凝土有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，工業(yè)廢渣的綜合利用技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，粉煤灰、礦渣粉在建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但鋼渣的利用率還很低，鋼渣的化學(xué)成分與水泥熟料相似，化學(xué)成分以CaO和SiO：為主，但其礦物結(jié)晶致密、晶粒較大，水化速度緩慢，是一種具有潛在活性的膠結(jié)材料，通過(guò)膠凝材料組成、激發(fā)劑和養(yǎng)護(hù)制度的優(yōu)化可制備出全廢渣膠凝材料…。以工業(yè)廢渣作為膠·25·萬(wàn)方數(shù)據(jù)2016 NO．5粉煤灰綜合利用FLY ASH COM【PREHENSI、，】E 17TⅡ．IZATIoN凝材料、陶粒作為輕骨料，采用引氣和保塑技術(shù)，使之具有較好的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，得到自重輕、保溫隔熱性能好、強(qiáng)度較高的陶?；炷烈彩强尚械摹?l。在輕骨料混凝土中，骨料是混凝土的重要組分之一，通常占混凝土質(zhì)量的75％左右，因此骨料的性質(zhì)對(duì)混凝土的力學(xué)行為具有較大的影響。在輕骨料混凝土中漿體與骨料之間性能存在很大差別，導(dǎo)致采用不同品種骨料的輕混凝土的性能差異很大。由于陶粒品種不同，對(duì)配制的輕骨料混凝土力學(xué)性能和耐久陛能將會(huì)產(chǎn)生影響，其影響規(guī)律如何尚不清楚。對(duì)于普通混凝土，骨料強(qiáng)度通常大于水泥石強(qiáng)度，骨料與水泥石的界面區(qū)是普通混凝土中的最薄弱環(huán)節(jié)。而對(duì)于輕骨料混凝土，由于骨料強(qiáng)度較低，因此輕骨料混凝土往往產(chǎn)生骨料破壞，即骨料強(qiáng)度是混凝土強(qiáng)度的決定因素"1。本文采用工業(yè)廢渣為膠凝材料，研究不同密度等級(jí)陶粒對(duì)輕骨料混凝土性能的影響，以明確不同等級(jí)的陶粒骨料及砂率對(duì)輕骨料混凝土性能的影響，可為輕骨料混凝土的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。1原材料及測(cè)試方法1．1原材料(1)鋼渣粉：比表面積394m2／kg，密度為4．5309／em3；鋼渣的化學(xué)成分和活性指標(biāo)見(jiàn)表1、表2。表1鋼渣的化學(xué)成分 ／％Si02 CaO A1203 MsO F％03 MnO Ti02 K20 Na20 f-CaO∑13．43 42．68 2．78 7．08 25．50 2．01 0．88 0．05 0．05 5．62 94．5表2鋼渣粉的活性指標(biāo)(2)礦粉：比表面積400m2／kg，密度為4．1399／cm3；礦粉化學(xué)成分和活性指數(shù)見(jiàn)表3、表4。表3礦粉的化學(xué)成分Si02 CaO A1203 MsO Fe203 MnO Ti02 K20 Na20 f-CaO∑33．76 36．75 15．69 10．18 0．48 0．58 1．23 0．40 0．32 —99．4表4礦粉的活性指數(shù)·26·(3)細(xì)骨料：粒徑0～3ram，由800級(jí)粉煤灰陶粒破碎篩分得到；(4)粗骨料：400級(jí)、600級(jí)及800級(jí)粉煤灰陶粒；400級(jí)、600級(jí)及800級(jí)陶粒的堆積密度分別為350kg／m3，535kg／m3，852kg／in3；(5)水玻璃：硅酸鈉，模數(shù)2．03；(6)引氣劑：SJ-2三萜皂甙引氣劑；(7)水：自來(lái)水。1．2配合比與試驗(yàn)方法1．2．1配合比選用800，600及400級(jí)的陶粒測(cè)試工業(yè)廢渣陶粒混凝土的性能，其中礦粉、鋼渣粉、水玻璃及引氣劑摻量由前期優(yōu)化試驗(yàn)得到，配合比見(jiàn)表4，在50℃下蒸養(yǎng)2d后測(cè)試性能。表5工業(yè)廢渣陶?；炷僚浜媳?．2．2試驗(yàn)方法鋼渣、礦粉比表面積按GB／T18046-2000(用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》進(jìn)行；比重按普通方法使用比重瓶進(jìn)行，比表面積采用DBT-127型勃氏透氣儀測(cè)量。鋼渣、礦粉活性指數(shù)參照GBl956-2005((用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中活性指數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行?；炷亮W(xué)性能：抗壓強(qiáng)度參照GB／T50081-2002{普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行。試件尺寸為70mmx70mmx70mm。軟化系數(shù)測(cè)試按JGJ51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行。2試驗(yàn)結(jié)果及討論2．1 800級(jí)陶粒測(cè)試了以不同骨膠比和砂率，以800級(jí)陶粒為粗骨料的混凝土的強(qiáng)度．干容重和軟化系數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。}；}llOO0OO一0O0OOmmmmm—mmmm礬礬礬礬仉一盯盯酊酊卯 加加∞加加一加加加加加 如如如如如一如如如∞如 mOOOOO一0OOO∞∞∞弱稻一∞∞∞撕筋 0OOO0O一0O0O如∞如∞∞～如∞如∞∞ Ol2222一l2222萬(wàn)方數(shù)據(jù)粉煤灰綜合利用FLY ASH COM【PREHENSI、咂I，TⅡJZA．110N 2016 N0．52．1．1骨膠比(a)強(qiáng)度l們"們蓮心nlO(b)容重(c)比強(qiáng)度 (d)軟化系數(shù)圖1骨膠比對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?800級(jí)陶粒)由圖1可看出，隨骨膠比增大，陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度呈降低趨勢(shì)。當(dāng)骨膠比較小時(shí)，混凝土中漿體含量較高，與骨料之間的粘結(jié)作用增強(qiáng)，使得骨料被充分包裹，因而試塊的強(qiáng)度較大，當(dāng)骨膠比為1．5時(shí)，強(qiáng)度可達(dá)12．5MPa，隨骨料用量增加，漿體含量減少，漿體與骨料界面數(shù)量增加，在骨料強(qiáng)度不太低的情況下，以廢渣為膠凝材料的漿體與骨料界面可能是最薄弱的環(huán)節(jié)，尤其當(dāng)混凝土拌合物勻質(zhì)性較差時(shí)，漿體與骨料的粘結(jié)性能較差，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降低，從圖1可知，當(dāng)骨膠比增加至2．0和2．5時(shí)，陶?；炷恋膹?qiáng)度分別為8．3MPa、7．9MPa，較骨膠比為1．5時(shí)分別降低了33．6％和36．8％。隨著陶粒摻量增加，容重有所降低，但不顯著。骨膠比為1．5、2．0和2．5時(shí)，比強(qiáng)度分別為938m，631m和608m，因而隨骨料用量的增加，相對(duì)于容重的降低，強(qiáng)度下降更為明顯。同樣的，隨骨膠比增大，陶?；炷恋能浕禂?shù)有所降低，骨膠比從1．5增加至2．5時(shí)，軟化系數(shù)從0．64降低至0．54。因此，對(duì)于工業(yè)廢渣的陶?；炷?，采用800級(jí)陶粒骨料時(shí)，通過(guò)增加骨料用量降低容重并不可取，可能會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能和物理性能較大幅度的降低。2．1．2砂率從圖2可看到，隨砂率增大，陶?；炷恋膹?qiáng)度、容重以及比強(qiáng)度都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)砂率為0．4時(shí)，強(qiáng)度和比強(qiáng)度較高，隨砂率增大，陶?；炷恋能浕禂?shù)有所提高。與圖1相比較，砂率對(duì)陶?；炷亮W(xué)性能及容重的影響比骨膠比的影響要小得多。(a)強(qiáng)度 (b)容重(C)比強(qiáng)度 (d)軟化系數(shù)圖2砂率對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?800級(jí)陶粒)2．2 600級(jí)陶粒測(cè)試了以不同骨膠比和砂率、以600級(jí)陶粒為粗骨料的混凝土的強(qiáng)度、干容重和軟化系數(shù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4。2．2．1骨膠比(a)強(qiáng)度 (b)容重(c)比強(qiáng)度 (d)軟化系數(shù)圖3骨膠比對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?600級(jí)陶粒)從圖3可看到，隨骨膠比增大，陶粒混凝土的強(qiáng)度大幅度降低，當(dāng)骨膠比從1．5增加至2．0和2．5時(shí)，強(qiáng)度從9．7MPa，分別降低至5．4MPa和3．9MPa，而容重·27·¨n式、宅：。硼蛐姍蛐蛐蛐姍螄釉，．，I，I，■■ ¨n∞虱礬‰：。ii瑚茹囂囂。 粕螄嘲瑚啪跏枷那拼螄o點(diǎn)越■藍(lán)蛐蛐姍蚺蛐蛐蛐螄m—I．穹■■?！?#168;們—}’l}—弘¨毗u。Mn∞。．6．：o螄啪舶啪啪mm拋螄。置_I，誓■III，薯■藍(lán)萬(wàn)方數(shù)據(jù)2016 No．5粉煤灰綜合利用FLY ASH COM呼’REHENSⅣE UTⅡ，IZA’nON降低很有限，因而比強(qiáng)度也呈大幅降低的趨勢(shì)。此規(guī)律與采用800級(jí)陶粒為骨料的輕混凝土相似。采用600級(jí)陶粒的輕混凝土的軟化系數(shù)相對(duì)較大，均大于0．8，且隨骨料用量增加，陶粒混凝土的軟化系數(shù)還有所增加。2．2．2砂率(a)強(qiáng)度1∞¨蓑∞毗O(b)容重(c)比強(qiáng)廈 (d)軟化系數(shù)圖4砂率對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?600級(jí)陶粒J從圖4可看到，隨砂率增大，陶?；炷恋膹?qiáng)度變化不大，容重有所增加，因而比強(qiáng)度有所降低，軟化系數(shù)可保持在0．8以上。2．3 400級(jí)陶粒測(cè)試了以不同骨膠比和砂率以400級(jí)陶粒為粗骨料的混凝土的強(qiáng)度，干容重和軟化系數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。2．3．1骨膠比從圖5可看出，采用400級(jí)陶粒為粗骨料的輕混凝土強(qiáng)度較低，為5．3MPa左右，骨料對(duì)強(qiáng)度的影響與采用800級(jí)和600級(jí)陶粒的混凝土有明顯不同，隨骨膠比增加，陶?；炷恋膹?qiáng)度變化很小，容重則呈降低趨勢(shì)，因而比強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)。相對(duì)于漿體的強(qiáng)度，400級(jí)陶粒強(qiáng)度要低得多，因此此時(shí)陶粒混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)是骨料本身，試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)陶?；炷潦軌浩茐囊仓饕霈F(xiàn)在骨料中。由于本文試驗(yàn)中采用質(zhì)量比制備陶?；炷?，在相同骨膠比下，當(dāng)采用400級(jí)陶粒的混凝土中骨料的所占體積相對(duì)采用800級(jí)、600級(jí)陶粒骨料的混凝土要大得多，使得混凝土的整體容-28．重較小，強(qiáng)度較低，且在此情況下陶?；炷恋膹?qiáng)度更多地受控于骨料本身強(qiáng)度，對(duì)骨料的用量并不敏感。(a)強(qiáng)度l0．9¨n7囂∞¨O(b)容重(c)比強(qiáng)度 (d)軟化系數(shù)圖5骨膠比對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?400級(jí)陶粒)2．3．2砂率(a)強(qiáng)度l"”毖岫姒O(b)容重(c)比強(qiáng)度 (d)軟化系數(shù)圖6砂率對(duì)工業(yè)廢渣陶?；炷列阅艿挠绊?400級(jí)陶粒)從圖6砂率對(duì)400級(jí)陶粒為骨料的混凝土性能的影響來(lái)看，砂率對(duì)陶?；炷翉?qiáng)度的影響甚微，而容重的影響也不大，當(dāng)砂率為0．40時(shí)容重略大，有可能在此砂率下膠凝材料漿體較好地填充陶?？障吨校纬傻慕Y(jié)構(gòu)較密實(shí)。從軟化系數(shù)的來(lái)看，隨砂率增大，陶?；炷恋能浕禂?shù)有所增加，軟化系數(shù)均大于0．85。螄舯姍舯姍姍姍螄螄一‘．，|{一■Mn舢86．：o哪螄哪瑚啪啪棚mm枷。置生意■●點(diǎn)毯纂譬帥螄螄種鰳螄舢m拋mo●-．-，村一：H=橢囂毪：Mn∞垂‰_．：。鼢螄螄瑚啪螄枷獅mmo，I-．，蕾■譬萬(wàn)方數(shù)據(jù)粉煤灰綜合利用FLY ASH COM咿REHENSIVE UTⅡ。IZATION 2016 NO．53結(jié)論(1)采用800級(jí)，600級(jí)陶粒為骨料制備工業(yè)廢渣輕混凝土，隨骨料用量增加，容重降低有限，但會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度和比強(qiáng)度大幅度降低。采用較高等級(jí)骨料制備輕混凝土?xí)r，通過(guò)增加骨料用量降低容重不可取。以400級(jí)陶粒為骨料，隨骨料用量增加容重有明顯降低趨勢(shì)，但強(qiáng)度變化不大。(2)骨料等級(jí)及用量應(yīng)與配制的廢渣陶?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度和容重相匹配，強(qiáng)度較高的廢渣陶粒輕混凝土應(yīng)選用較高等級(jí)的骨料且骨料用量不宜過(guò)大，強(qiáng)度較低的輕混凝土則可通過(guò)增大低密度陶粒用量降低容重來(lái)提高其比強(qiáng)度。(3)與骨料等級(jí)和用量相比，砂率對(duì)不同等級(jí)廢渣陶?；炷恋膹?qiáng)度和容重的影響要小得多。(4)骨料用量及砂率對(duì)廢渣陶粒混凝土的軟化系數(shù)影響不明顯，但骨料等級(jí)對(duì)輕混凝土的軟化系數(shù)影響顯著，骨料越輕、陶?；炷寥葜卦叫?，軟化系數(shù)越大。參考文獻(xiàn)[1]吳偉偉，利用碳化改性處理制備低收縮鋼渣混凝土制品[D]，同濟(jì)大學(xué)，2010．[2]綠色自保溫陶?；炷裂芯縖R]，同濟(jì)大學(xué)研究報(bào)告，2012．[3] 葉列平，孫海林，陸新征等．高強(qiáng)輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)一性能、分析與計(jì)算[M]．北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2009．(上接第24頁(yè))表1l 新拌膠砂氣泡結(jié)構(gòu)與流動(dòng)度關(guān)系定量模型預(yù)測(cè)最小值最大值平均值0．478．424．373結(jié)論通過(guò)大量的膠砂試驗(yàn)，測(cè)得摻加不同引氣劑的膠砂流動(dòng)度和分級(jí)含氣量，基于多元線性回歸分析，我們得到膠砂3d氣泡結(jié)構(gòu)與其流動(dòng)度的定量關(guān)系模型如下：L=Lo。(1．1+0．9P叭600“。+1．1P600～1200pm--7．7P1200～1600“。)其中，L表示流動(dòng)度，L。表示基準(zhǔn)流動(dòng)度，即未摻加外加劑的膠砂流動(dòng)度，Pa-b。表示孔徑范圍為a—b斗m的含氣量，模型的回歸系數(shù)為R=O．930。F檢驗(yàn)顯示膠砂氣泡結(jié)構(gòu)與其流動(dòng)度存在顯著的線性關(guān)系。模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)誤差平均值僅為8．2mm，模型精確度很高。參考文獻(xiàn)[1] 趙鐵軍．混凝土滲透性．科學(xué)出版社，2006：29-31．[2]T．S．Nagaj，B．Zahida．Generalization ofAbrmas’law，C．C．R，1996，6：933—942．[3] 周志朝等．無(wú)機(jī)材料顯微結(jié)構(gòu)分析．杭州：浙江大學(xué)出版社．1993．323—325．[4] 代明，柯國(guó)軍，張春雨．淺談引氣劑在混凝土中的應(yīng)用．工程建設(shè)，2007，39(2)：22-25．[5] 周志朝等．無(wú)機(jī)材料顯微結(jié)構(gòu)分析．杭州：浙江大學(xué)出版社．1993．323—325．[6] 吳中偉，混凝土科學(xué)技術(shù)近期發(fā)展方向的探討．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1979，3，pp262—270．[7]劉娟，吳科如，張東．圖像分析技術(shù)在混凝土斷裂面研究中的應(yīng)用，混凝土與水泥制品[J]，1999．4．2：6-9．[8] Md．A．I．Laska．et．Some aspect of evaluation of coneretet throughmercury intrusion 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