粉煤灰對玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土力學性能的影響

曾 倩 孫金坤,2 李曉明 楊 鵬 譙 尋

（1.攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川 攀枝花 617000；2.工業固態廢棄物土木工程綜合開發利用四川省高等學校重點實驗室重點項目，四川 攀枝花 617000）

隨著綠色建筑的不斷深入發展，綠色建材高新技術已逐漸成為綠色建筑的發展熱點，為此相應部門相繼出臺發展綠色建材的行動方案和政策措施[1-4]。目前攀西由于工業產業的快速發展，工業固態廢棄物大量堆積問題日益嚴峻。高鈦重礦渣作為攀西地區冶煉釩鈦磁鐵礦而產生的疏松多孔的致密性工業廢渣，與普通碎石相比，其吸水率高、多孔高強且具有良好的體積穩定性和早期抗裂性能[5-6]。粉煤灰也是一種由燃煤電廠產生的主要固體廢物，其具有良好的活性，細度比水泥細，可以填充骨料間的空隙，增加混凝土密實度，從而改善混凝土的強度。本文在文獻7的基礎上，以高鈦重礦渣為骨料，粉煤灰為摻合料，探究不同摻量（0、10%、20%和30%）粉煤灰對玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土力學性能的影響，為工業固態廢棄物資源化利用提供參考。

1 試驗方法

1.1 試驗材料

粗、細骨料選用攀枝花市環業公司生產的高鈦重礦渣碎石和高鈦重礦渣砂；水泥選用攀枝花本地公司生產的P.O 42.5R普通硅酸鹽水泥；玄武巖纖維選用18mm短切玄武巖纖維；硅灰選用I級硅灰；粉煤灰選用II級粉煤灰；減水劑用陜西秦奮建材公司Q8081均衡型液體聚羧酸系高性能減水劑；水為攀枝花市自來水。

1.2 配合比設計

根據《普通混凝土配合比設計規范》進行試驗基準配合比設計，水膠比為0.32，砂率設計為35%，玄武巖纖維摻量為0.4%，硅灰摻量為5%，減水劑摻量為0.3%，基準混凝土的具體配合比見表1，試驗組混凝土具體配合比見表2。

表1 基準混凝土配合比

表2 試驗組混凝土配合比

1.3 試件制作

在攪拌機中加入高鈦重礦渣碎石、高鈦重礦渣砂和一部分水攪拌30s，再均勻加入玄武巖纖維，最后加入水泥、粉煤灰、硅灰和剩余兌入減水劑的設計用水攪拌120s，攪拌后制作邊長為150mm的標準試件，邊長為100mm的非標準試件和100mm×100mm×400mm的非標準試件，每組制作3個立方體試件，在標準養護室內進行28d標準養護。

2 試驗結果與分析

待混凝土試件達到齡期后，從養護室取出，采用CSS-WAW1000電液伺服萬能試驗機進行抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度試驗，試驗嚴格按照《混凝土物理力學性能試驗方法標準》的相關要求進行，具體試驗結果見表3。

表3 28d玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土強度

由表3可知，隨著粉煤灰摻量的增大，玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土強度呈先增后降趨勢，小摻量粉煤灰可提高混凝土強度，摻量為10%時達到最大，抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度分別達到62.7MPa、6.2MPa、9.8MPa，但摻量超過20%時，混凝土強度將減小。這可能是因為適量粉煤灰可硅灰、水泥形成良好的級配，使骨料間粘結更牢固，混凝土更密實，從而提高混凝土強度。但隨著粉煤灰摻量的增加，水泥含量相對減小，導致骨料間粘結力減小。粉煤灰中的未完全燃燒碳會吸收大量的水分，減少水泥的水化反應，從而影響混凝土強度[7]。

3 結論

粉煤灰對玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土力學性能的影響程度并不大，混凝土強度變化規律與普通混凝土基本一致。隨著粉煤灰摻量的增加，玄武巖纖維高強高鈦重礦渣混凝土強度呈先增大后減小變化趨勢，當粉煤灰摻量為10%時，混凝土強度達到最大值。