工业废渣对干粉砂浆性能影响的研究.pdf

1、2023年5 月试验与研究江西建材工业废渣对干粉砂浆性能影响的研究王嘉新江西省建材产品质量监督检验站有限公司，江西南昌330001摘要：文中对江西地区三种体量较大的工业废渣制备干粉砂浆进行了试验。结果表明，锂渣掺量小于2 0%，可提高试验砂浆的抗压强度，砂浆的黏结强度随锂渣掺量的增加而减小；当锂渣掺量大于3 0%时，砂浆的收缩值显著增加。掺入矿粉对砂浆的抗压强度影响不明显，可以降低砂浆的收缩值。掺入钢渣会使砂浆的力学性能显著下降，钢渣掺量小于2 0%，可减小砂浆的收缩值；大于3 0%会显著增加砂浆的收缩值。关键词：干粉砂浆；锂渣；矿粉；钢渣中图分类号：TU521文献标识码：A文章编号：10 0

2、 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 0 0 6-0 3Study on the Influence of Industrial Wastes on theProperties of Dry Powder MortarWang JiaxinJiangxi Construction Materials Product Quality Supervision and Inspection Station Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:In this paper,the preparation of dry powder mortar f

3、rom three kinds of industrial wastes with large volume in Jiangxi area wastested.The results show that the compressive strength of mortar can be improved when the content of lithium slag is less than 20%.Thebonding strength of mortar decreases with the increase of lithium slag content.When the conte

4、nt of lithium slag is more than 30%,theshrinkage value of mortar increases significantly.The addition of mineral powder has no obvious effect on the compressive strength of mortar,and the addition of mineral powder can reduce the shrinkage of mortar.The mechanical properties of mortar decreased sign

5、ificantly when steelslag was added.Steel slag content less than 20%can reduce the shrinkage value of mortar,steel slag content more than 30%can significantlyincrease the shrinkage value of mortar.Key words:Dry mortar;Lithium slag;Mineral powder;Steel slag0引言我国建筑行业体量庞大，每年需要大量的砌筑砂浆。在国家对粉尘和噪音等污染整治愈发重视的

6、情况下，加之施工方对成本和施工效率的要求越来越高，传统现场配制砂浆逐渐退出历史舞台，干粉砂浆凭借施工的便利性、配料的合理性以及良好的经济性等优势，受到广泛关注 1-3 。目前，对干粉砂浆的研究成果也较多 4-6 。江西地区有大量的工业废渣，如宜春锂渣、新钢钢渣等，如何妥善处理成为一大难题。周磊等 7 研究了铁尾矿对干粉砂浆性能的影响，发现铁尾矿替代10%骨料可以优化砂浆的力学性能与和易性。刘娟红等 8 1利用16%的石粉替代机制砂，研究了各项原材料对砂浆性能的影响。彭金生等 9 以脱硫灰为主要原材料，通过正交试验得出了干粉砂浆的最优配合比。陈彦翠等 10 1利用粉煤灰和聚丙烯纤维制备出了一种力

7、学性能和抗渗性能符合要求的干粉砂浆。由此可见，将工业废渣应用于干粉砂浆进行资源化利用是一种可行的方法。本文比较了江西地区三种体量较大的废渣对干粉砂浆力学性能和收缩性能的影响，为废渣资源化利用提供技术支持。1原材料及试验方法1.1原材料作者简介：王嘉新（19 9 6-），男，江西吉安人，本科，助理工程师，主要研究方向水泥制品。（1）水泥：江西海螺水泥有限责任公司生产的P042.5水泥，主要性能见表1。表1水泥基本性能初凝时间终凝时间抗折强度/MPa抗压强度/MPa/min/min3d28d3d28d1482275.28.232.346.5（2）锂渣：江西赣锋锂业股份有限公司提供。（3）粒化高炉矿

8、渣：江西联达冶金有限公司S95级。（4）钢渣：江西新余钢铁股份有限公司提供。（5）砂：厦门艾斯欧标准砂。（6）水：试验室用自来水。1.2试验方法根据JGJ/T98一2 0 10 砌筑砂浆的配合比设计规程对所需材料进行计算，结合试验室前期试验结果，确定试验初始配合比见表2。表2基础试验配合比kg/m3原料水水泥砂数量3002801450试验与研究2023年5 月江西建材抗压强度：按JGJ/T702009砂浆基本性能测试方法第9 节测试砂浆的2 8 d立方体抗压强度。黏结强度：按JGJ/T702009砂浆基本性能测试方法第10 节测试砂浆的2 8 d拉伸黏结强度。收缩试验：按JGJ/T702009

9、砂浆基本性能测试方法第12 节测试砂浆的收缩试验。2试验结果分析与讨论2.1锂渣对干粉砂浆性能的影响选用表2 作为基础试验配合比，分别用锂渣取代水泥用量的0、10%、2 0%、3 0%、40%和5 0%，测试砂浆的力学性能和收缩结果分别见表3 和图1。试验用水量按照砂浆稠度确定，当用锂渣取代水泥的砂浆试样与基准样的稠度相差土1时，此时的用水量为该组试验样的用水量。表3不同掺量锂渣对干粉砂浆力学性能的影响MPa编号抗压强度黏结强度LZO12.80.63LZ113.30.63LZ213.00.57LZ312.10.53LZ410.70.44LZ59.20.32由表3 可知，随着锂渣掺量的增加，砂浆

10、的抗压强度呈现先增加后减小的趋势。锂渣掺量为10%时，砂浆抗压强度最高。锂渣的主要成分是SiO,和Al,03，经过一系列物理化学变化后，含有许多玻璃体结构，具有一定火山灰活性，但也造成了锂渣疏松多孔的结构 11。随着锂渣用量的增加，由于其孔隙较多，比表面积较大，所需拌和用水必然增加，砂浆硬化后由于水分蒸发产生的孔结构增加，导致砂浆强度下降。锂渣掺量小于20%时，锂渣的火山灰效应增加强度值大于由于增加拌和用水降低的强度值，所以LZ1和LZ2的2 8 d抗压强度比基准样高。当锂渣掺量大于2 0%时，拌和用水量急速增加，导致砂浆内部孔隙率增加，大尺寸孔隙越来越多，砂浆的薄弱界面增加，砂浆的抗压强度快

11、速下降。砂浆的黏结强度并没有出现先增加后降低的趋势，可能因为掺人锂渣后拌和水增加，黏结基面会吸人砂浆中的水分，使得砂浆界面没有足够的水分形成水化产物，界面处黏结强度降低。250-LZOLZ1LZ2200-LZ3LZ4150LZ5一10050-007d14d21d28d测试龄期d图1不同掺量锂渣对干粉砂浆收缩的影响由图1可知，随着砂浆龄期的增长，砂浆收缩值均呈现增加趋势，且LZO、L Z 1和LZ2三者相差不大。掺人锂渣会增加砂浆的拌和用水量，使得砂浆的干燥收缩值增加。锂渣掺量小于2 0%时，增加的拌和用水部分被锂渣二次水化吸收掉，形成的二次水化产物可以弥补因拌和水蒸发损失的体积 12 。当锂渣

12、掺量大于2 0%时，砂浆的收缩值急剧增加，一方面是因为水泥量减少使得参与二次水化的Ca（O H）2 减少，二次水化产物减少；另一方面是拌和水增加，干燥收缩值更大，两者共同作用下使得砂浆的收缩值急剧增加。2.2矿粉对干粉砂浆性能的影响依据表2 确定的基础试验配合比，分别用矿粉取代水泥用量的0、10%、2 0%、3 0%、40%和5 0%，测试砂浆的力学性能和收缩结果，具体影响分别见表4和图2。试验用水量按照砂浆稠度确定，当矿粉取代水泥的砂浆试样与基准样的稠度相差1时，此时的用水量为该组试验样的用水量。表4不同掺量矿粉对干粉砂浆力学性能的影响MPa编号抗压强度黏结强度KFO12.80.63KF11

13、2.50.64KF212.70.61KF312.20.57KF411.70.55KF511.10.48由表4可知，随着取代水泥的矿粉量增加，砂浆的抗压强度呈现逐渐降低的趋势，但与锂渣相比，掺人矿粉的砂浆和基准砂浆的强度差距并不大。矿粉孔隙没有锂渣多，在掺人量相同时，达到相同稠度所需的拌和水较少，干燥硬化后强度降低也较小。矿粉掺量小于2 0%时，试验砂浆的抗压强度和黏结强度与基准砂浆基本持平。矿粉中含有活性的玻璃体结构，产生的二次水化反应能够为砂浆提供强度。此外，矿粉中含有大量的CaO，本身就有一定的水硬性，能够为砂浆提供强度。矿粉中含有的CaO和水反应后生成的Ca（O H）会使砂浆pH值升高，

14、在高碱性条件下，矿粉内部玻璃体结构的火山灰效应进一步激发，所以，掺人矿粉后砂浆的力学性能没有较大变化(3 。160KFOKF1140KF2120KF3KF4100KF580604020007d14d21d28d测试龄期/d图2不同掺量矿粉对干粉砂浆收缩的影响.82023年5 月试验与研究江西建材由图2 可见，随着龄期的增长，基准砂浆和掺人矿粉砂浆的收缩值均呈现增长趋势。矿粉掺量小于3 0%时，试验砂浆和基准砂浆的前2 1d龄期收缩值没有较大差距。当龄期达到2 8 d时，矿粉掺入量大于3 0%会使砂浆的收缩值出现明显的区别。掺人矿粉所用的拌和水少，使得砂浆后期的干燥收缩变小。矿粉细度较小，可以填

15、充砂浆孔隙，使砂浆内部的部分水分变成闭合水，只能用于二次水化，减少了水分蒸发导致的体积收缩 14。2.3钢渣对干粉砂浆性能的影响依据表2 确定的基础试验配合比，分别用钢渣取代水泥用量的0、10%、2 0%、3 0%、40%和5 0%，测试砂浆的力学性能和收缩结果，具体影响分别见表5 和图3。试验用水量按照砂浆稠度确定，当用钢渣取代水泥的砂浆试样与基准样的稠度相差1时，此时的用水量为该组试验样的用水量。表5钢渣掺量对干粉砂浆力学性能的影响MPa编号抗压强度黏结强度GZO12.80.63GZ112.10.56GZ211.00.44GZ39.20.41GZ47.90.36GZ55.50.29由表5

16、可知，随着钢渣掺量的增加，砂浆的抗压强度和抗折强度均呈下降趋势。当钢渣掺量大于2 0%时，砂浆的抗压强度下降幅度逐渐加大。钢渣掺量为5 0%的砂浆强度仅为基准砂浆的43%，黏结强度仅为基准砂浆的46%，说明钢渣对砂浆的力学性能存在负面影响。由于来源及生产工艺不同，钢渣中的火山灰活性物质较锂渣和矿粉少，总体活性较差，由二次水化产生的水化产物不能弥补水泥减少而损失的水化产物，所以，随着钢渣掺量增加，砂浆的力学性能显著下降。钢渣中含有较多的铁杂质，密度较大，砂浆振捣成型过程中钢渣逐渐下沉。钢渣掺量加大时，振捣会使钢渣在砂浆下部区域聚集，导致相应区域的强度降低，使得砂浆整体强度下降 15 。GZO20

17、0GZ1一GZ2-GZ3150一GZ4GZ510050007d14d21d28d测试龄期/d图3钢渣掺量对干粉砂浆收缩的影响由图3 可知，钢渣掺量小于2 0%时，相同龄期砂浆的收缩值差别不大，比基准砂浆的收缩值略有减小。这是因为加人钢渣虽然会使砂浆的拌和水、干燥收缩值增加，但钢渣中含有少量未完全陈化的CaO，和水反应后体积迅速膨胀，可以弥补水分蒸发产生的干燥收缩16 。钢渣掺量大于3 0%时，随着钢渣掺量的增加，相同龄期砂浆的收缩值逐渐增加。3结论（1）锂渣掺量小于2 0%，试验砂浆和基准砂浆的抗压强度、黏结强度基本持平。锂渣对砂浆的收缩影响较大，当锂渣掺量大于3 0%时，砂浆的收缩值显著增加

18、。（2）掺人矿粉后，砂浆的抗压强度变化不大，黏结强度下降较为明显。当矿粉掺量小于3 0%时，与基准砂浆相比，试验砂浆的收缩值变化较小，掺入矿粉可以降低砂浆的收缩。（3）掺人钢渣会使砂浆的力学性能显著下降。钢渣掺量小于2 0%可以减小砂浆的收缩值，钢渣掺量大于3 0%会显著增加砂浆的收缩值。参考文献1李娜干粉砂浆砌筑施工经济效益分析及技术应用J】.江西建材，2 0 12(1):9-10.2朱柯.机制砂干混砌筑砂浆的性能研究【D.重庆：重庆大学，2013.3汤薇海绵城市高强轻质透水干粉砂浆的应用与探索J.新型建筑材料，2 0 18，45（6）：5 3-5 5.4 凌刚，徐智勇，胡亮，等.再生砂和再

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