钢渣取自武钢自然冷却的转炉钢渣堆场,晒干后过4. 75mm的筛,钢渣的主要成分见表3。
细集料为河砂,细度模数为2. 76。外加剂为某茶系减水剂,黄色粉末状,减水率为20 % 。拌合水采用纯净的自来水。钢渣取代砂的质量掺量分别为0,20 %,40 %,60 % ,80 % ,100 %,粉煤灰掺量为20 %。具体配合比见表4。
3.42 实验结论
稠度、密度随钢渣掺量的变化趋势基本一致,随钢渣掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,在钢渣掺量为40%时,稠度和密度出现最大值。对于钢渣的分层度,钢渣掺量20 %的砂浆保水性较差,钢渣掺量较大的砂浆分层度过小,不利于施工。钢渣掺量40%的砂浆保水性较好。
强度、弹性模量随钢渣掺量的变化关系见图2。
砂浆弹性模量随钢渣掺量的变化趋势基本上和抗压强度随钢渣掺量的变化趋势相同。在钢渣掺量为40%时,砂浆弹模最大。这是因为:砂浆的弹性模量和砂浆的强度有一定的相关性。砂浆的强度越高,弹性模量越大。砂浆静力受压弹性模量受砂浆的组成相及孔隙率影响,并和砂浆的强度有一定的相关性。钢渣掺量40%的砂浆级配最好,空隙率最低,因而相对比其他掺量的钢渣砂浆的弹模最大。
【参考文献:熊付刚. 钢渣代砂对砂浆的强度和工作性能的影响. 建材世界 2009(30):19-22】
3.5钢渣对水泥稳定碎石的干缩有一定抑制作用提高水泥强度
水泥稳定碎石基层具有良好的板体性、较高的早期强度和抗裂性能,以及较强的抗变形能力,广泛应用于高等级公路、城市道路和机场道路。水泥稳定碎石的收缩性较大,施工时若控制不好容易产生裂缝,使基层的性能受到影响。钢渣具有潜在的水化活性,而且钢渣微细颗粒在水泥稳定碎石混合料中可以作为填充料,增加其密实性。钢渣含有较多的CaO,其微细颗粒具有微膨胀性,可以减少水泥稳定碎石的收缩。
试验结果表明,钢渣对水泥稳定碎石的干缩有一定的抑制作用,钢渣的颗粒越细其干缩越小,钢渣的掺量越多效果也越显著。 3.51配合比的确定
本试验在水泥、集料的配合比一定的情况下,将细钢渣作为一种掺合料,或以粗钢渣代替部分集料,研究不同粒径的钢渣对水泥稳定碎石干缩性能的影响。根据《公路路而基层施工技术规范》和相关资料采用水泥与集料的比例为(质量比)6:94,配合比如表1所示。
3.52 试件的制作、养生与测试
本试验采用压力机静压成型的方法制作10 cm x10cm x 51. 5cm的小梁试件每一组做两个试一个试件测干缩变形,另一个试件测失水量。试件成型后放入标准养护箱(25士2)℃下养生7d后取出,平放在试验室平台上自然干燥,通过应变仪表读出不同时间的干缩量,同时测出相对应试件的失水量。测定过程直至试件含水量不再减少,应变仪的读数变化很小为止(约13~ 17d)。 3.53试验结果分析
水泥稳定碎石基层材料经拌和压实成型后,由于干燥引起水分挥发,同时混合料内部胶结料的水化作用,使得混合料中水分不断减少,所以水泥稳定碎石的体积将产生收缩。描述材料干缩特性的指标有干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。 以上指标的关系如下: ?d??ll ?d??d?W
l为试件的长度;?l为含水量损失时,式中:试件的整体收缩量;?d为干缩应变,
指由水分损失引起的试件单位长度的收缩量,10?6mm;。,?d为平均干缩系数,指某失水量时,试件干缩应变与试件失水率之比, 10?6mm;?W为试件平均失水率,%。
(1)时间对干缩应变的影响
从图1可以看出,干缩应变随着时间的增加而逐渐增大,第l0d时干缩应变达到最大值,干缩应变基本完成。图1显示A组的干缩应变最大,C, E组相对较小,B, D, F组居于之间。由此可以看出,细钢渣的掺量越多其干缩越小,较粗的钢渣对水泥稳定碎石的干缩也有一定的影响,但效果比细钢渣次之。
(2)失水率对干缩特性的影响
从图2可以看出,随着失水率的增大,干缩应变逐渐增大,在失水率2%左右,其干缩应变增长速度比较快,随后到达最大失水率时,才有变缓和的趋势。 (3)钢渣对水泥稳定碎石干缩性能影响的分析
试验利用钢渣的微膨胀性来抑制或减小水泥稳定碎石的干燥收缩,研究钢渣的颗粒大小和其掺量这两种因素对水泥稳定碎石收缩所产生的效应。试验结果表明钢渣的膨胀率随着钢渣颗粒的增大而减小(见图3),因此细钢渣减小水泥稳定碎石收缩的作用比粗钢渣显著。而且细钢渣掺量越大,减小水泥稳定碎石收缩的作用就越明显。
钢渣的微膨胀性主要原因是其含有f - CaO,在水化过程中,生成Ca(OH)2,体积变大。但是如果f- Ca0含量过高,就会产生膨胀裂缝,反而会造成危害,所以要控制其f- Ca0的含量。根据《钢渣石灰类道路基层施工及验收规范》( CJJ 35 -90)中规定,f- Ca0含量应小于3%,本试验使用的钢渣f- Ca0的含量为2. 67%,是满足要求的。
【参考文献:张澎,王元纲,李芸等. 钢渣对水泥稳定碎石干缩性质的影响. 森林工程. 2007(9):15-18】
而熊付刚,刘秀梅,何永佳等人也做了同样类型的实验,为降低砂浆的体积收缩,提高其抗裂性能,他们以30 % ,50%超细钢渣矿粉取代部分水泥,同时掺入纤维,用于制备水泥砂浆。研究了砂浆的物理力学性能、体积收缩性能.并用平板法研究了砂浆的抗裂性能。结果表明,与空白试样对比超细钢渣矿粉和纤维的合理掺入可降低砂浆的体积收缩(56 d时可降低20 % —30 %),提高砂浆的的抗裂性能。
1.原材料
钢渣矿粉:武汉绿色冶金渣公司生产,再加工磨细至比表而积550m2/ kg北学成分及XRD图谱分别见表1及图1所示,颗粒形貌见图3。水泥:华新水泥厂P O 42. 5水泥,化学成分及XRD图谱分别见表1及图2。砂:天然河砂,细度模数2. 2。纤维:北京中纺纤建科技有限公司生产的凯泰聚丙烯睛短切纤维,基本性能见表2。水:自来水。