文档介绍：“863”计划课题:
多元固废复合制备高性能水泥及混凝土技术与示范之子课题:
《磷石膏基钢渣矿渣水泥混凝土
的性能与应用研究》
阶段研究报告
2012年10月15日
目录
《磷石膏基钢渣矿渣水泥混凝土的 I
性能与应用研究》 I
阶段研究报告 I
前言 1
1. 试验原材料 2
2
2
3
3
4
2. 磷石膏基水泥及混凝土的配合比设计 4
磷石膏基水泥配方 4
磷石膏基混凝土的配合比 4
5
5
水泥用量 5
5
配合比的调整 6
3. C30磷石膏基混凝土的制备 6
6
8
4. C40磷石膏基混凝土的制备 9
C40流动性混凝土的制备 9
C40干硬性混凝土初探 12
5. 磷石膏基混凝土的耐久性初步试验 13
13
15
16
6. 磷石膏基混凝土的微观测试分析 17
XRD 17
IR 19
DSC 21
SEM 22
7. 项目阶段性小结 23
8. 项目接下来的实验安排 23
2. 磷石膏基水泥配方及混凝土的配合比设计
磷石膏基水泥配方
目前开发的磷石膏基水泥中,磷石膏的掺量是45%,熟料4%,矿渣49%,钢渣2%。可在其他配合比相同的条件下,增加矿渣粉的掺量,相应降低磷石膏的掺量,按此思路对混凝土配合比进行了调整,以制备C30,C40等级混凝土。表2-1为磷石膏基水泥的几组配方数据。
表2-1磷石膏基水泥配方
编号
磷石膏/%
矿渣/%
熟料/%
钢渣/%
1
48
46
4
2
2
45
49
4
2
3
42
52
4
2
4
39
55
4
2
为了节省磷石膏的烘干煤耗和工艺上的麻烦,已经不直接配制干的磷石膏基水泥,而是先制成改性磷石膏浆,然后直接配制成磷石膏基水泥混凝土。
磷石膏经烘干或长时间堆放后,凝结时间可大幅度缩短。如果用新鲜的磷石膏,混凝土的凝结时间会大幅度延长,3天强度会大幅度下降。所以磷石膏必须经过预处理改性。
磷石膏基混凝土的配合比设计
以配置强度为C30的流动性混凝土为例,粗集料为5-25mm粒级,坍落度为180mm。配合比设计方法参照《普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)》,并进行适当的调整。

因为混凝土的配置强度是30MPa,。则fcu,0 ≧ fcu,k + =,取fcu,0=。对于鲍罗米回归系数,取αa=,αb=,则w/c = αa·fce/(fcu,0+αa·αb·fce)=。

参照《普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)》-2,最大粒径为25mm的碎石坍落度90mm时,用水量为210kg/m3,对于大流动性混凝土(Sl≧160mm),以此为基础,按坍落度每增大20mm用水量增加5kg,计算出未掺外加剂时的混凝土的用水量为,为w0=233kg/m3。
掺外加剂时的混凝土用水量wa = w0·(1-Rr)=,取wa 为175kg/m3。其中Rr为聚羧酸减水剂母液的减水率,为25%,%,固含量为10%。

根据以上初步确定水泥用量c = w/(w/c) = 175/ = 407(kg/m3)。
以磷石膏基水泥的其中一个组分为例,即:磷石膏45%;钢渣2%;矿粉49%;熟料4%。
所以,1m3 混凝土中磷石膏的掺量为:407×45% = 183(kg/m3);
1m3 混凝土中钢渣的掺量为:407×2% = 8(kg/m3);
1m3 混凝土中矿粉的掺量为:407×49% = 200(kg/m3);
1m3 混凝土中熟料的掺量为:407×4% = 16(kg/m3)。

采用假定容重法,普通硅酸盐水泥的容重在2400kg/m3左右。但是普通硅酸盐水泥密度在3100 kg/m3左右,而磷石膏基水泥密度2600kg/m3左右。这样所以取所配混凝土的假定容重定为2350kg/m3。
则集料总重为ag = m-w-c =1768(kg/m3)。
在w/,最大粒径25mm的碎石,参考JG