掺锂渣的C80高强度大流动性混凝土的试验研究

1、掺锂渣的C80高强度大流动性混凝土的试验研究赵若鹏 付书红 郭自力 刘元鹤 吴佩刚(清华大学 北京 100084)摘 要:研究了减水剂掺量和用水量对内掺20%锂渣的高强度大流动性混凝土强度与流动性的影响,捣实工艺对混凝土强度的影响。根据试验数据,总结出内掺20%锂渣的高强度大流动性混凝土的强度经验公式,采用冀东525号 型硅酸盐水泥、内掺20%锂渣、520mm碎石、掺加适量的NF-2-6缓凝高效减水剂,水灰比不大于0 31,可配制出C80高强度大流动性混凝土。关键词:混凝土 高强度 大流动性 锂渣掺合料EXPERIMENTALSTUDYONC80HIGHSTRENGTHANDHIGHFLUID

2、ITYCONCRETEADDEDWITHLITHIUMSLAGZhaoRuopeng FuShuhong GuoZili LiuYuanhe WuPeigang(TsinghuaUniversity Beijing 100084)Abstract:Theeffectofwater reducingagentdosageandwaterquantityusedonthestrengthandfluidityofhighstrengthandhighfluidityconcreteinneradded20%Lithiumslagwasstudied.thecompactingtechnologyo

3、ntheconcretestrengthwasstudied.Accordingtothetestresults,thestrengthempiricalequationofhighstrengthandhighfluidityconcreteinneradded20%Lithiumslagwassummarized.C80highstrengthandhighfluidityconcretemaybepreparedwithJidong525grade portlandcement,inneradded20%Lithiumslag,520mmbrokenstone,properquantit

4、yofNF-2-6retardingsuperwater reducingagent,watercementrationotlargerthan0 31.Keywords:concrete highstrength greatfluidity Lithiumslageadmixture锂渣是一种工业废渣,其主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO和6%左右的SO3。锂渣的原状渣为粉状,比表面积为410m/kg,本文研究所用的是经烘干磨细比表面积为1047m/kg的超细锂渣。22强度产生不利影响。应该着重指出的是,本文研究所用胶结料总量已达550kg/m3,在胶结料非常多,表1 因素与水平因素

5、水平用水量/(kg m-3)1234180170160150减水剂NF-2-6掺量/%1 001 251 501 751 减水剂掺量、用水量对混凝土强度及流动性的影响试验所用的原材料是:冀东525号 型硅酸盐水泥,北京昌平的中砂,河北三河525mm碎石。减水剂为北京清华华迪合成材料联合公司的NF-2-6缓凝高效减水剂。根据研究,锂渣的合适掺量为20%。为便于对试验结果进行分析,采用了正交设计的方法,其因素与水平的安排如表1所示,正交设计计算表见表2。根据方差分析计算的结果,列出方差分析表,如表3所示。减水剂的多重比较见表4。方差分析和多重比较的结果表明:(1)减水剂掺量对混凝土强度的影响,主要

6、是28d及90d,说明减水剂掺量过多,如超过1 5%,对n 31,No 而掺合料为超细粉的条件下,减水剂掺量超过1 5%,混凝土抗压强度则明显下降,若在无超细掺合料,或在掺合料比表面积较小的条件下,减水剂掺量过多可能会使混凝土产生更为明显的分层离析现象,因此在这种条件下,减水剂掺量宜严格控制在第一作者:赵若鹏 男 1935年10月出生 教授收稿日期:2000-01-10工业建筑 31期1 5%以内,总之,减水剂掺量以混凝土不产生分层离析为前提,在保证坍落度和坍落度损失较小的前提下,应尽量减少减水剂用量。(2)在胶结料用量一定的条件下,用水量对强度的影响,本质上是水灰比对混凝土强度的影响,用水量

7、多,水灰比大,则强度低;用水量少,水灰比低,则强度高。(3)随减水剂掺量增大,其坍落度增大;随用水量增加,其坍落度增加。用水量与减水剂掺量应是相互配合,相互协调的。在达到一定的坍落度条件下,用水量少,则应适当增加减水剂掺量,若用水量多,则可适当减少减水剂掺量。当然,在决定用水量和减水剂掺量时,应综合考虑坍落度和强度两个方面。表2 正交设计计算表序号12345678910111213141516龄期/d抗压强度 坍落度K1K2K3K4 1 2 3 4K1K2K3K4 1 2 3 43252.8258.9260.3259.663.264.765.164.97306.1311.0314.1313.2

8、76.577.878.578.349.771.583.689.812.417.920.922.4NF-2-6掺量111122223333444428363.9370.9387.5348.991.092.796.987.290370.4391.0419.9362.392.697.8105.090.63242.0254.8261.5273.360.563.765.468.37304.7303.1318.5318.176.275.879.679.590.688.076.040.022.622.019.010.0用水量123412341234123428356.7365.2370.7378.689.2

9、91.392.794.690375.6385.4386.2396.493.996.496.699.1坍落度/cm20.017.59.23.023.521.020.56.523.024.022.114.524.125.524.216.03d57.562.962.769.760.462.668.067.961.564.866.667.462.664.564.268.3抗压强度/MPa7d74.374.675.981.377.177.081.475.578.475.882.477.574.975.778.883.828d89.791.692.290.487.693.895.494.193.493.6

10、96.0104.586.086.287.189.690d94.896.088.491.291.9100.399.099.8101.7100.0105.2113.087.289.193.692.4294.61031.6 1244.4 1471.2 1543.6 注: 1、 2、 3、 4分别为K1、K2、K3、K4的平均值!表3 方差分析表考查指标R3方差来源WNF-2-6SeSR7WNF-2-6SeSR28WNF-2-6SeSR90WNF-2-6SeS坍落度WNF-2-6SeS平方和128.13508.915020.0600157.110052.18009.605071.3650133.150

11、063.7750192.530066.4550322.760054.1700494.8050154.2950703.2700407.7675234.512565.3975707.6775自由度3391533915339153391533915135.922578.17087.266418.7110.76*均方42.71172.97172.2289F16.161.33*显著性F0 01(3,9)=6.9917.39333.20177.92942.190.40(*)F0 25(3,9)=1 6321.258364.17677.38392.888.69(*)F0 25(3,9)=1 63*F0 01

12、(3,9)=6 9918.0567164.935017.14391.059.62*F0 01(3,9)=6 99F0 01(3,9)=6 99F0 01(3,9)=6 99表4 减水剂的多重比较考查指标R28R90坍落度水平数K444重复试验数n444误差自由度 999误差平均值 Se7.383917.14397.2664qK (0 05)4.414.414.41qK (0 01)5.965.965.96显著性临特别显著临界值T0 05界值T5.999.135.940 01水平间差值大于T0 05者! 3- 1=7 5水平差值大于T0 01者 3- 4=9 7 3- 4=14 4 4- 1=1

13、0 08.1012.348.08掺量多,早期(3d和7d)强度较低,对28d抗压强度2 混凝土捣实工艺对抗压强度的影响考虑人口稠密区夜间混凝土施工扰民问题,不宜机械振捣,因此考虑人工捣实。试验所用原材料是:冀东525号 型硅酸盐水泥,北京昌平中砂,河北三河520mm碎石,比表面积为1047m2/kg的锂渣,N 2 6缓凝高效减水剂。试验采用正交设计方法,通过对试验结果及方差分析的结果分析,认为:(1)人工捣实与机械振捣工艺的混凝土3d、7d和28d的抗压强度无差别。(2)NF-2-6缓凝高效减水剂掺量1 5%与掺量1 2%的混凝土相比,其28d抗压强度无差别,但3d与7d的抗压强度显著降低,即

14、缓凝高效减水剂影响不大。(3)NF-2-6缓凝高效减水剂掺量1 5%比掺量1 2%的混凝土坍落度有所提高。由于人工捣实与机械振捣的混凝土强度没有区别,因而在总结掺锂渣混凝土强度规律时,人工捣实与机械振捣混凝土的试验数据就可放在一起进行统计,根据对试验数据进行回归分析,其内掺20%锂渣混凝土抗压强度与灰水比之间的关系如表5所示。根据表5所列回归方程式,可计算出C80、C70混凝土的水泥用量、锂渣用量和NF-2-6减水剂的用量,计算结果如表6所示。(下转第71页)工业建筑 31期(1)类渗流问题引发的灾害性事故占4 5%,根据黑色冶金系统的资料,渗流问题发生的次数占20 4%,这可能是一个略为保守

15、的数字。及时采取措施排除隐患可以避免发生更大的事故。(2)雨水、放矿水常造成坝面(包括外坡和滩面)拉沟,子坝溃口等事件,若不及时发现、排除,会酿成大祸。对于滩面短而平、子坝断面过小、支管放矿流量偏大、浓度偏低的尾矿库,尤其需要加强筑坝管理,禁止排矿无人值守现象。(3)在#类22个事件中有15件属于45个灾害性事件。环境污染最严重、损失最大的是栗西沟尾矿库排洪隧洞塌陷事件。这类事故的主要原因是:地基不均匀沉降问题,结构强度问题,施工质量问题,也有管理不到位、维护维修不及时问题。(4)在类20起跨坝事件中洪水漫顶有11件,占这类事件的55%。其中洪山溪抗洪救险及时,未造成损失。库水位过高,子坝先失

16、事而跨坝的有4件,占20%。一件因渗流滑坡失事,占5%。余4件原因不详,占20%。搞好安全渡汛可以有效减少跨坝事故。7 改善尾矿库安全运行状态减少灾害的措施(1)改革、调整各行业的%监督站&,通过主管部门资质审查和工商登记,给予他们按行政事业收取技术服务费的资格。把它们建成尾矿库安全运行的技术咨询服务中心,技术培训中心,安全事故技术调查鉴定中心。(2)针对尾矿库安全运行的要求加强专题研究攻关,应该对坝的隐患、病害、事故或溃坝灾害进行深入调查研究,摸清由%隐患-病害-事故或灾害&的转化条件、机制、预防治理措施。鉴于细粒尾矿堆积坝的病害率偏高的现状,应该对高含泥的细颗粒尾矿能否用上

17、游法筑坝进行深入研究,明确在不同条件下的筑坝可行性,待设计规程修改时将其列入规程。渗流问题是尾矿坝的难题之一,近十几年来出现了多种控制渗流、降低浸润线的方法,各有其适用性,为了提高工程效能,避免盲目性,应该对这些方法进行甄别研究、分类推荐使用。(3)选矿厂尾矿设施设计规范(ZBJ-90)、冶金矿山尾矿设施管理规程(90)冶矿字第185号)至今均已经使用了10年,为了适应尾矿库安全运行的需要应该修订。(4)为了提高工作效率,密切与矿山企业的联系,应及时了解掌握尾矿库的运行情况,充分利用互联网技术,实现远程咨询、培训等技术服务。参考文献1 李作章等.尾矿库安全技术.北京:航空工业出版社,19962

18、 欧自强.金属矿山尾矿坝的溃坝事故及其它有关情况介绍.勘察(上接第40页)表5 混凝土28d强度与灰水比关系(内掺锂渣20%)回归方程式R28=18 4C/W+30 3(MPa)相关系数0 91离差2 5(MPa)(1)高强度大流动性混凝土中缓凝高效减水剂的最大掺量应以混凝土不出现分层离析为前提,对于本文研究的内掺20%锂渣的高强度大流动性混凝土,其NF-2-6缓凝高效减水剂掺量,不宜超过胶结料用量的1 5%,在满足坍落度要求的条件下,宜尽量减少NF-2-6的掺量。(2)混凝土的用水量和减水剂用量有一个合理匹配的问题,其原则是既要满足强度的要求,又要满足坍落度及坍落度损失小的要求。(3)人工捣实与机械振捣的高强度大流动性混凝土的抗压强度无差别,因此在人口稠密区施工的工程,可考虑采用人工捣实的高强度大流动性混凝土。(4)采用冀东525号 型硅酸盐水泥,内掺比表面积1047m2/kg的锂渣,520mm碎石,掺加适量的NF-2-6缓凝高效减水剂,可配制出C80高强度大流动性混凝土。表6 C80、C70混凝土水泥、锂渣及NF-2-6减水剂用量混凝土配制强1m3混凝土水泥、锂渣、W/C水泥C80C7089.979.90.310.37439368NF-2-6用量/kg水170170锂渣11092NF-2-66.65.5强度等级度/MPa注:)为