钢渣石混凝土力学和变形性能试验研究.docx
我国是产钢第一大国，近年来，随着我国粗钢产量的快速增长，钢渣堆存量越来越多，存在占用良田，污染环境的现象。我国对于钢渣的回收利用一直处于较低水平，综合利用率在10%左右。环境和资源问题正成为制约钢铁企业发展的瓶颈，钢渣的再利用是可持续发展的核心议题之一。加之近几年基础设施和城市化建设的加快，对混凝土的需求也日益增多，传统混凝土多以砂石为骨料，大规模开采砂石也对环境有着不利影响0若将钢渣用作混凝土骨料，可以解决因钢渣大量堆积造成的巨大环境污染难题，可节约自然资源、增加炼钢企业的经济效益比,研究表明，钢渣集料替代混凝土中的粗细集料后，在一定程度上提高了钢渣混凝土的力学性能，但是工作性能有所降低。本文采用马钢四钢轧总厂30Ot转炉渣热闷工艺产生的钢渣石取代天然石子，制备C30钢渣石混凝土，研究钢渣石对混凝土力学和变形性能的影响。1、试验部分1.1原材料水泥：安徽海螺水泥股份有限公司生产的P-042.5普通硅酸盐水泥，其基本性能见表Io表1水泥的基本性能项目测量结果标准限值表观密度/(gcm3)3.05凝结时间初凝时间min146N45终凝时间min2013903d抗压强度/MPa24.5N17.0强度28d抗压强度/MPa49.0N42.53d抗折强度/MPa4.823.528d抗折强度/MPa8.4N6.5细集料：普通中砂，属于区中砂，细度模数2.87,其具体特性见表2。表2河砂的基本特性指标表观密度/(gcm3)堆积密度/(gcm3)含泥量/%空隙率/%细度模数检测结果2.671.561.141.62.87技术标准>2.5>1.353.0<472.33.0粗集料：520mm连续级配的石灰石，石灰石相关性能的检测结果见表3。表3石灰岩碎石的基本特性指标表观密度/(gcm3)堆积密度/(gcm3)含泥量/%空隙率/%吸水率/%检测结果2.721.470.2846.00.55技术标准>2.5>1.35<0.5<47<1.0钢渣石：马鞍山钢铁股份有限公司生产，块状钢渣，灰黑色，粒径20mm以下，为520mm连续级配，采用XRF分析方法对其化学组成进行分析，其结果见表4；其相关物理特性检测结果见表5。表4钢渣石的主要化学组成%CaOFe2O3SiO2MgOMnOP2O5A2O350.224.4811.63.832.122.542.85表5钢渣石的基本特性指标表观密度堆积密度含泥量空隙率吸水率/(gcm3)/(gcm3)/%/%/%检测结果2.751.5545.00.65技术标准>2.5>1.35<0.5<47<1,01. 2试验配合比由于钢渣混凝土的配制方法还不成熟，因此该试验参照普通C30混凝土进行配制。为了研究不同钢渣石取代率的钢渣混凝土与普通混凝土在力学性能上的差别，采用钢渣石等质量(0%、25%、50%、75%.100%)替代普通混凝土中的天然石子进行对比试验，具体配合比见表6。表6混凝土配合比编号钢渣取代率/%水配合比/(kg)钢渣1020mm水泥砂碎石510mm碎石1020mm钢渣510mmPOO220458551351820OOP12522045855126361588154P250220458551176410176410P37522045855188154263615P4100220458551OO3518201.3试验方法按照GB/T50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准的要求制备混凝土试件，养护到规定的龄期后测试混凝土试件各龄期的立方体抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度及弹性模量。2、结果及分析2. 1立方体抗压强度每组制备9个试块,5组试验共45个试块,尺寸为15OmmXI50mmX150mm,分别测试其在不同龄期下的立方体抗压强度，每组9个试块取平均值，测试结果及关系曲线见表7、图n表7不同龄期钢渣混凝土立方体抗压强度测试结果编号立方体抗压强度/MPa7d14d28dPO27.530.040.0P127.730.339.5P230.231.734.8P325.529.033.8P425.329.032.27142128龄期/d图1不同龄期钢渣石混凝土立方体的抗压强度由表7和图1可以看出，不同钢渣石取代率的混凝土立方体抗压强度都随养护龄期的增长而提高。（1）养护龄期不超过14d时，取代率不超过50%的钢渣石混凝土的立方体抗压强度较普通混凝土的高，取代率超过50%的钢渣石混凝土立方体抗压强度较普通混凝土的低。（2）养护龄期为28d时，不同取代率钢渣石混凝土的立方体抗压强度均大于30MPa,满足C30混凝土的立方体抗压强度指标要求，且均低于普通混凝土的立方体抗压强度。（3）在不同养护龄期时，取代率为25%的钢渣石混凝土（PI）的立方体抗压强度与普通混凝土的最为接近。（4）养护龄期不超过14d时，钢渣石混凝土的抗压强度随着钢渣石取代率的增加呈先升高后降低的趋势；养护龄期为28d时，钢渣石混凝土的抗压强度随着钢渣石取代率的增加而下降。2.2抗折强度每组制备3个试块，5组试验共15个试块，边长为15OmmX150mm><450mm,分别测试其在28d龄期下的抗折强度，每组3个试块取平均值，结果见表8。表8钢液石混凝土28d抗折强度POP1P2P3P4抗折强度/MPa5.33.53.74.53.3变化率（与Po组对比）/%-34.0-30.2-15.1-37.7由表8可知，养护龄期为28d的钢渣石混凝土抗折强度均低于普通混凝土；仅取代率为100%的钢渣石混凝土（P4）的抗折强度小于3.5MPa,其他组别均大于3.5MPa,都满足C30混凝土的抗折强度指标要求；随着钢渣石取代率的增加，钢渣石混凝土抗折强度呈先增加后减小的趋势。2.3轴心抗压强度每组制备3个试块,5组试验共15个试块,边长为15OmmX150mm×300mm,分别测试其在28d龄期下的轴心抗压强度，每组3个试块取平均值，结果见表9。表9钢渣石混凝土28d轴心抗压强度POP1P2P3P4轴心抗压强度/MPa25.028.526.927.226.5变化率(与Po组对比)/%14.07.68.86.0由表9可知，养护龄期为28d的钢渣石混凝土的轴心抗压强度均高于普通混凝土，说明钢渣石的加入有利于增加混凝土的轴心抗压能力；钢渣石取代率为25%时(P1),其强度相对普通混凝土有最大的提高，提高了14%02.4弹性模量每组制备3个试块，5组试验共15个试块，边长为15OmInXI50mmX300mm,分别测试其在28d龄期下的弹性模量，每组3个试块取平均值，结果见表10。表10钢渣石混凝土28d弹性模量POP1P2P3P4弹性模量/MPa2550028600303003200032900变化率(与Po组对比)/%12.218.925.529.0由表10可知，养护龄期为28d的钢渣石混凝土弹性模量均大于普通混凝土，且弹性模量随着钢渣石取代率的增加而增加。结论(1)养护龄期为28d时，普通混凝土的立方体抗压强度和抗折强度均高于钢渣石混凝土，而轴心抗压强度低于钢渣石混凝土。(2)除个别情况，钢渣石混凝土的力学性能都能满足规范规定的指标要求，说明可以用钢渣石替代天然石子制备混凝土。(3)养护龄期为28d时，钢渣石混凝土的弹性模量均大于普通混凝土，且弹性模量随着钢渣石取代率的增加而增加。
