鋼渣砂砂漿膨脹破壞行為及作用機理研究.pdf

1、使用鋼渣作集料是解決日益緊迫的鋼渣堆存問題最有前途的方法，同時也可在一定程度上緩解我國當前天然集料的供需矛盾。但目前，水泥混凝土用鋼渣砂的安定性缺乏廣泛認可的測試方法和標準，且對其膨脹機制缺乏深入研究。本文針對這些問題，分析了鋼渣砂安定性評價指標之間的關聯(lián)性及多種因素對鋼渣砂砂漿膨脹行為的影響，提出了鋼渣砂安定性的評價方法，闡述了鋼渣砂砂漿膨脹破壞機理，并對膨脹改善措施進行了研究。主要研究成果如下： 鋼渣砂是一種非均質材料，膨脹

2、組分含量較高且分布不均，在白色、紅褐色或黑色等雜色顆粒中富集。蒸汽處理緩慢消解了鋼渣砂中的部分f-CaO，且降低了鋼渣砂的粉化率和CBR膨脹率，但是降低幅度較?。欢鴫赫籼幚砜焖傧怃撛爸械膄-CaO和方鎂石，且大幅降低了粉化率和CBR膨脹率。f-CaO含量是影響蒸汽粉化率的主要因素，且最大蒸汽粉化率與f-CaO含量有良好的指數相關性；而f-CaO、方鎂石是影響壓蒸粉化率的原因，且最大壓蒸粉化率與f-CaO和方鎂石合量具有相關性。蒸汽處

3、理渣的CBR膨脹率發(fā)展曲線近似對數函數，28d齡期內沒有收斂，28d最大CBR膨脹率與f-CaO和方鎂石合量具有良好的冪函數相關性；壓蒸處理渣的CBR膨脹率小于0．1%，且隨著齡期延長，膨脹率基本沒有增長。 膨脹組分含量、粉化率及CBR膨脹率均能在一定程度上反應鋼渣砂安定性的好壞，但從鋼渣砂成分分布特點、膨脹組分水化活性、快捷、安全、科學性及用途等方面綜合考慮建議：水泥混凝土用鋼渣砂安定性的評價指標是多個測試指標的綜合運用，當M

4、gO含量≤5．0%時，采用最大蒸汽粉化率法作為鋼渣砂安定性的快速評價方法，而當MgO含量>5．0%，采用最大壓蒸粉化率法作為鋼渣砂安定性的快速評價方法，但是水泥混凝土用鋼渣砂安定性的最終判別方法為快速砂漿棒法。 鋼渣砂砂漿膨脹行為的研究表明：①水熱條件下，鋼渣砂砂漿的膨脹率曲線可分為初始膨脹期、膨脹誘導期和急速膨脹期三個階段；蒸汽處理雖然改善了鋼渣砂的安定性，但只延長了砂漿的膨脹誘導期和開裂齡期，不能阻止試件的最終開裂；壓蒸渣砂

5、漿28d內表觀完好，膨脹率在0．1%左右波動，且隨著齡期增長，膨脹率基本沒有增大。因此，無論從膨脹率、試件破壞程度和強度降低幅度等方面相比較，3h壓蒸處理能在短時間內大幅提高鋼渣砂的安定性。②快速試驗條件下，鋼渣砂砂漿的強度出現倒縮，倒縮幅度與砂漿開裂齡期呈反比關系，且強度的倒縮伴有膨脹率的急速增大。標準養(yǎng)護540d內，鋼渣砂砂漿膨脹率增長緩慢，在養(yǎng)護齡期內，沒有出現急速膨脹期和強度倒縮。 鋼渣砂砂漿膨脹破壞的特征為：以雜色顆粒

6、為中心的網狀裂紋或斑狀剝落、強度的降低并伴有膨脹率的急劇增大、界面上的裂紋及集料的開裂或粉化。膨脹機理的研究表明：經歷高溫煅燒、粒徑較大的雜色顆粒水化后固相體積增大，水化產物在顆粒表面局部堆積，引起鋼渣砂砂漿內的局部應力集中，當局部最大膨脹應力超過水泥石的拉應力時，發(fā)生膨脹破壞；當應力集中部位發(fā)生在試件的限制較薄弱部位時，產生斑狀剝落；當應力集中發(fā)生在試件內部時，產生宏觀裂紋或斷裂；水泥石所受的最大膨脹拉應力與膨脹組分含量、養(yǎng)護溫度和顆

7、粒半徑成正比，與顆粒的埋深和基體強度成反比。 雖然自然陳放、熱潑、蒸汽和壓蒸處理工藝均能改善鋼渣砂的安定性，但壓蒸處理能快速地消除大部分膨脹組分，可見高溫、高壓的處理工藝是提高鋼渣砂安定性的首選工藝；在水熱養(yǎng)護制度下，摻加粉煤灰和礦粉延長了鋼渣砂砂漿的誘導齡期，推遲了開裂齡期，40%摻量時改善效果最佳，這種改善效果主要是通過砂漿后期強度的提高和密實性的增加而獲得的；當鋼渣砂摻量小于25%，粒徑小于0．3mm時，砂漿在水熱和壓蒸條