1  引言

目前，新型環(huán)保建筑材料的有關(guān)研究都屬于較新的領(lǐng)域，國內(nèi)外有價(jià)值的研究成果不多，且多數(shù)屬于試探性的研究。韓靜云、郜志海探討了錳鐵高爐水淬礦渣的利用，對其潛在水硬性、火山灰性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，測試了水泥試件的抗壓強(qiáng)度比，并與普通生鐵高爐礦渣、粉煤灰的活性作了對比[1] 。蒲心誠等研究和開發(fā)了高性能堿-礦渣混凝土[2]。呂昌高則開發(fā)了高堿-礦渣-粉煤灰混凝土[3] 。孫寶云等人利用萊鋼產(chǎn)生的高爐渣以30%的摻量代替水泥，強(qiáng)度達(dá)到了標(biāo)號為325的普通硅酸鹽水泥的要求[4] 。

本試驗(yàn)所研究的新型建筑材料是由3種原料組成，其中以礦渣（NK）為主要成分，另外輔以兩種編號分別是 BY及NA的原料。該類建筑材料與水泥相比，具有較低的成本、良好的環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固體廢棄物的綜合利用，對建設(shè)資源節(jié)約型社會具有重要意義。

2  試驗(yàn)

2.1  試驗(yàn)原料成分及比表面積測定

2.1.1  試驗(yàn)原料成分分析

本試驗(yàn)所采用的礦渣經(jīng)測定密度為2.97g/cm3 ，主要成分見表1。

2.1.2  試驗(yàn)原料比表面積測定

為了進(jìn)一步了解礦渣的活性，在實(shí)驗(yàn)室采用勃氏比表面積測定儀對試驗(yàn)用礦渣的比表面積進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。

根據(jù)上述試驗(yàn)所記錄的標(biāo)準(zhǔn)水泥與礦渣的下降時(shí)間，以下式來計(jì)算礦渣的比表面積：

式中：Ss  — 標(biāo)準(zhǔn)水泥的比表面積（cm2 /g）；       Ts  — 標(biāo)準(zhǔn)水泥的降落時(shí)間（s）；   S — 試驗(yàn)礦渣的比表面積（cm2 /g）；   T — 試驗(yàn)礦渣的降落時(shí)間（s）。由上式計(jì)算所得礦渣的比表面積S的平均值為 5936cm² /g，將之定為試驗(yàn)礦渣的比表面積。

2.2  試樣制備過程與測試方法

本試驗(yàn)按照一定比例將3種原料進(jìn)行充分混合，然后加水?dāng)嚢瑁ㄋ冶?.27），制成3cm×3cm×5cm的凈漿試塊。試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（溫度20±2℃、濕度 95％）內(nèi)養(yǎng)護(hù)28d。齡期結(jié)束后，用壓力機(jī)對其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)，確定3種原料的最佳配比。最佳配比確定后，用該配比制成砂漿試塊（4cm×4cm×16cm），送國家建筑材料測試中心測試，再與325水泥強(qiáng)度性能進(jìn)行比較。

3  試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1  凈漿無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

本試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)，考慮到實(shí)際工程成本的可行性，3種試驗(yàn)原料配比的選取范圍為：BY的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％～15％、NA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～3％，其余由 NK來補(bǔ)充。凈漿試塊每組三塊，試驗(yàn)后取平均值。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

（1）從表3可以看出，當(dāng)BY的含量為14％、NA的含量為2％、NK含量達(dá)到84％時(shí)，凈漿試塊的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，為89.1MPa。故用此組配比作為砂漿試塊的最優(yōu)配比。

（2）隨著BY量的逐漸增加，凈漿試塊抗壓強(qiáng)度也逐漸增大，當(dāng)BY的含量在14％時(shí)，達(dá)到最大；當(dāng)BY含量大于14％時(shí)，強(qiáng)度反而減小。其原因是，BY含量增加到一定程度后，與水混合，在試塊內(nèi)部容易形成膨脹，影響了抗壓強(qiáng)度。

（3）從試驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)BY的量一定時(shí)，NA的量對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有增強(qiáng)的，也有減弱的。造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于NA的用量對NK的用量有交互作用，所以不能確定強(qiáng)度出現(xiàn)波動(dòng)是由于NA還是由于NK。同時(shí)，由于NA量比較小，在試驗(yàn)原料稱量過程中可能會造成一定的誤差，導(dǎo)致強(qiáng)度有高有低。

3.2  砂漿強(qiáng)度測試

將BY含量為14％、NA含量為2％、NK含量為84％的一組最優(yōu)配方，按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行砂漿配比，制作成砂漿試塊，在養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)28d后，送國家建筑材料測試中心檢測，檢測項(xiàng)目為抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，測試結(jié)果見表4。

從檢測結(jié)果可以看出，該組最優(yōu)配方的砂漿試塊其抗壓強(qiáng)度達(dá)到了37.5MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到了5.8MPa，與《通用硅酸鹽水泥》（GB175－2007）中標(biāo)號為325的礦渣水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（抗壓強(qiáng)度≥32.5MPa，抗折強(qiáng)度 ≥5.5MPa）相比，其抗壓強(qiáng)度高出5MPa，提高幅度為15.4％；抗折強(qiáng)度高出0.3MPa，提高幅度為5.5％，完全可以滿足標(biāo)號325的礦渣水泥的強(qiáng)度指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn) 325水泥的部分工程替代。

4  結(jié)論

（1）通過試驗(yàn)研究，當(dāng)BY含量為14％、NA含量為2％、NK含量為84％時(shí)，凈漿試塊的強(qiáng)度達(dá)到最大，為89.1MPa，其強(qiáng)度與標(biāo)號為325水泥的強(qiáng)度相當(dāng)。

（2）用最優(yōu)的礦渣配方制成的砂漿試塊，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到37.5MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到5.8MPa，其強(qiáng)度性能指標(biāo)要優(yōu)于325水泥。

（3）本項(xiàng)研究的最優(yōu)配比砂漿試塊與水泥相比，其成本較低，對環(huán)境較友好，強(qiáng)度性能較優(yōu)，可達(dá)到在部分工程中替代水泥的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓靜云，郜志海，董蘇波. 錳鐵合金渣在混凝土中的應(yīng)用[J].鐵合金，   2006 (04) .

[2] 蒲心誠，王沖，劉芳等. 特超強(qiáng)高性能混凝土的研制與展望[J].混凝土與水泥   制品，2008 (12) .

[3] 呂昌高. 排水管混凝土的改性試驗(yàn)研究[J].混凝土，2002 (08) .

[4] 孫寶云.粒化高爐礦渣粉的生產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 四川水泥，2007 (01) .

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