碱矿渣混凝土配合比设计.docx
福州大学实验报告课程名称：新型建筑材料实验名称：碱矿渣混凝土配合比设计实验项目：碱矿渣混凝土配合比设计一、实验目的(1)根据现有文献和相关混凝土配合比规范，设计高性能混凝土碱激发混凝土配合比，并通过试验，验证其强度等性能指标是否满足设计要求；(2)研究如何配制不同模数的水玻璃，熟悉碱矿渣混凝土的成型工艺；(3)研究复合激发剂中水玻璃模数对碱矿渣混凝土工作性能与力学性能的影响。二、实验材料(1)水泥：采用福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的各项性能指标见表1,成分组成见表2。表1水泥各项性能指标表观密度比表面积烧失量Lol初凝/终凝时间抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)(kgm3)(m2kg)(%)(min)3d28d3d28d30503601.06125/1855.78.427.545表2水泥组分水泥组分熟料二水石膏粉煤灰石灰石矿渣含量()82.55.54.04.04.0(2)粗骨料：所用普通石子按照建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2001)规定的方法对石子的各项指标进行测定，其各项指标、级配见表和(3)表。表3普通石子的技术指标表观密度(kg3)堆积密度(kg)吸水率(%)压碎值(%)266015320.28.45%表4普通石子的级配表(分计筛余)粒径2.36mm4.75mm9.5mm16mm19mm分计筛余(%)08.3682.98.740(3)细骨料：采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GB/T14684-2001)测得细骨料的各项技术指标见。(4)表3,颗粒级配见表。表3细骨料各项技术指标细度模数堆积密度(kgm3)表观密度(kgn)粒径(mm)2.514812590<5表6细骨料的颗粒级配筛子孔径(mm)分计筛余()累计筛余()4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5<0.150.5100(4)水：采用福州地区的自来水。(5)矿渣：采用泰宇混凝土厂提供的矿渣，其主要化学成分及基本指标见表、表表7矿渣主要化学成分氧化物SiO2CaOAI2O3MgOTiO2MnO含量(%)32.8537.4413.0110.782.150.37表8矿渣各项技术指标基本指标碱度系数(Mo)质量系数(KKC)活性系数(Ma)实测值1.0511.7310.39矿渣各项技术指标计算方法如式2-1、式2-2、式2-3所示。(a)碱度系数M)=，(2-1)ttfSiO2+I2O3(b)质量系数Mkc=喉+*+%9(2-2)SiO2+MnO+coTiO1(C)活性系数碱度系数表示矿渣的材性，若Mo>l则称为碱性矿渣，若Mo=I则称为中性矿渣，若M()<0则称为酸性矿渣。如表所示，该矿渣为碱性矿渣。质量系数反映了矿渣中活性组分与非活性组分之间的比例，此比值越大，活性越高。(6)碱激发剂NaOH由北京康普汇维科技有限公司生产，为颗粒状，纯度为99%。Na2SO4采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的无水硫酸钠，为颗粒状，纯度为99%。Na2SiO3采用液体水玻璃，NazSQ固体含量为33.7%,其中SQ含量为25.86%,NazO含量为7.84%。模数为3.3。三、实验环境(1)环境温度20±2C(2)相对湿度80%四、试验方法1. 1碱矿渣混凝土配合比设计本配合比设计的变化参数是水玻璃的模数M(M=L0、1.5、2.0),研究水玻璃模数对碱矿渣混凝土工作性与强度的影响，其中本试验的水玻璃的固体含量为12kg?,并且考虑水玻璃里的含水量，碱矿渣混凝土配合比设计见表9。表9碱矿渣混凝土配合比试验序号Na2SO4OPC水玻璃矿渣石子砂水JFl.0362428.594081157607151.41JFL5362431.224081157607148.78JF2.0362432.974081157607147.03注：单位：kgm32. 2试验规范本试验的坍落度与抗压强度按照规范普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50080-2002).3. 3.试验步骤4. 3.1调配激发剂本试验使用Na2SO与水玻璃为复合激发剂，改变水玻璃的模数对混凝土工作性与强度的影响。按照试验所需的模数，通过NaoH进行调模。具体水玻璃调模所用NaOH的量见表10。表10水玻璃调模参数初始模数M=3.3模数M=Lo模数M=L5模数M=2.0NaoH掺量/g0232.67121.3965.75固体含量33.7%41.97%38.44%36.4%含水量66.3%58.03%61.56%63.60%注：所配水玻璃容量为IOoOnl1。5. 3.2试块成型过程(a)按照配合比称相应的试验材料用量，把所需的激发剂溶于水配成碱溶液；(b)将矿渣与水泥倒入混凝土搅拌机(见图1),搅拌90s；然后倒入砂子再次搅拌90s；再次加入粗骨料搅拌60s；(C)将所配的碱溶液倒入搅拌机中，搅拌3min；最后将混凝土倒入坍落度仪测出混凝土的坍落度，并且将混凝土倒入尺寸为IoOnInlX100nimXloOmnl的模具里，并将模具放置振动台振捣成型。6. 3.3养护条件养护温度20±2、相对湿度95%7. 3.4抗压强度试验采用由长春试验机厂生产的200OkN试验机(如图2)。具体试验操作为先将试件安放在试验机的下垫板上，试件承压面与成型时的顶面垂直，试件中心与试验机下垫板中心对准。开动试验机，连续而均匀地加载，加载速度为1.0MPa/s。其中测试混凝土7d,28d,56d龄期的强度。图2抗压试验机图1混凝土搅拌机五、试验结果与分析碱矿渣混凝土的工作性能及力学性能试验结果见表11所示，以及抗压强度曲线见图3所示.20864208642086655555444443 P一t/天表11碱矿渣混凝土的工作性能及力学性能试验序号坍落度mm7d抗压强度/MPa28d56dJFLO3524.6034.5838.62JFl.53532.8555.5860.47JF2.03529.7943.9047.19图3不同模数水玻璃对碱矿渣混凝土强度的影响曲线由表Il可知，不管复合激发剂里的水玻璃的模数是1.0、1.5、2.0,对于碱矿渣混凝土的坍落度与普通硅酸盐混凝土相比都比较小，而且对于表9所设计的碱矿渣混凝土配合比制作出来的混凝土在一定的养护龄期有不同的强度，且呈现递增状态以至于后期稳定状态。从图3可发现随着水玻璃的模数增加，碱矿渣混凝土的抗压强度先上升后降低，而且发现水玻璃模数为2.0的混凝土的抗压强度高于水玻璃模数为1.0的混凝土。这是因为水玻璃的模数为2.0时，在混凝土中掺入Na2O的同时，也引进了二氧化硅的胶凝，促进更多的低C/S比的C-S-H凝胶的形成。从图3中发现，JF1.5的混凝土的抗压强度最高，这主要是因为在这个模数下，碱激发剂可以提供更多的OH,氢氧根可以激发更多矿渣的活性，使之水化产生更多的CSH凝胶，达到更高的强度，同时由硅酸盐水泥水化产生的Ca(OH)2,与NeSOi反应产生钙矶石，起到微钢筋效应，提高其强度。
