工业废渣制备的膨胀剂DE0-500的实验研究

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　　摘要：混凝土膨胀剂在现代工程中的应用越来越广泛。本文通过试验检验利用工业废渣粉煤灰和磷石膏基于水化物脱水相技术制备的混凝土膨胀剂DE0-500的性能，表明制备的混凝土膨胀剂能够达到膨胀剂标准所要求的限制膨胀率和强度指标，可用来配制补偿收缩混凝土。　　关键词：混凝土；膨胀剂；工业废渣；补偿收缩；钙矾石　　0 引言　　普通硅酸盐水泥混凝土，常因水泥石的收缩而产生裂缝，影响混凝土整体工作性能，降低结构物的耐久性；膨胀剂用于配制补偿收缩混凝土和自应力混凝土，具有不可代替性。　　目前，市场上出售的技术成熟、质量稳定的膨胀剂有多种多样，由于其采用高品位的矿物原料和高能耗的生产技术，提高了生产成本，价格普遍较高，因此高附加值地利用工业废渣研制低成本的膨胀剂，具有广阔的工程应用和市场前景。另一方面，随着我国工业化的快速发展，能源消耗严重，还产生了大量的工业废弃物污染环境。利用工业废渣制备市场亟需的混凝土膨胀剂是混凝土膨胀剂的发展趋势之一。　　本文采用的混凝土膨胀剂DE0-500的膨胀源为钙矾石C3A·3CaS04·32H20，属硫铝酸钙类膨胀剂，是以工业废渣粉煤灰和磷石膏为原料，基于水化物脱水相的技术制备而成的。在原料来源和生产能耗上具有很大的经济优势，而且能有效利用工业废弃物，减少环境污染，适合循环经济的发展和可持续发展的理念。　　按照混凝土标准，通过做膨胀剂相关性能试验，检验了混凝土膨胀剂DE0-500的性能，参照《混凝土外加剂应用技术规范》的要求，结果表明：所配制的膨胀剂DE0-500可用于配制补偿收缩混凝土，适用于对限制膨胀率要求较低的配筋路面、底板、楼板等一般结构。　　1 掺膨胀剂DE0-500的水泥胶砂的试验　　1.1试验原料和主要仪器设备　　试验原料：水泥是三河市燕郊新型建材有限公司出产的钻牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；膨胀剂用本试验所配制的混凝土膨胀剂DE0-500和中岩公司产UEA膨胀剂；砂选用厦门艾思欧标准砂有限公司出品的中国ISO标准砂；拌合水是北京自来水。试验设备：HJ一84型混凝土加速养护箱水泥胶砂搅拌机、振动台、GB/T17671-40A型水泥标准养护箱、砂浆用ISOBY-160型比长仪、DKZ-5000型电动抗折试验机、ISO水泥胶砂三联试模、纵向限制器等　　1.2试验设计　　根据中国建材行业标准，确定混凝土膨胀剂的掺量为12%;为了比较所制膨胀剂的膨胀效果，还设计制作了掺加中岩公司生产UEA膨胀剂的试体和不掺膨胀剂的普通硅酸盐水泥胶砂试体。膨胀剂的掺量为12%.每成型三条试体需称量的材料及用量如表1。　　1.3试验方法及步骤　　根据国家建材行业标准《混凝土膨胀剂》的具体要求和检测方法，做水泥胶砂限制膨胀率和强度试验，水泥胶砂试体成型时的实验室温度为15℃，养护池水温为19℃。水泥胶砂搅拌、试体成型参照GB/T17671的规定进行。脱模时间定为胶砂试块成型后24h脱模。　　1.4试验结果与分析　　按照混凝土标准《混凝土膨胀剂》的规定进行试验，得到水泥胶砂7d和28d养护龄期的限制膨胀率和抗压与抗折强度的试验结果。为了更深入地研究所制备的膨胀剂的性能，更能将膨胀剂的膨胀性能量化，参考相关文献，本文还引用了相对膨胀落差与补偿效率的概念。得到的试验计算结果如表2所示。　　从表2中可以看出：未掺加膨胀剂的3#水泥胶砂试体在水中前期膨胀量很微小，后期还有少量收缩。掺加12%不同膨胀剂后的1#和2#胶砂试体均有显著的膨胀效果，7d限制膨胀率分别达到0.035%和0.042%,28d限制膨胀率达到0.058%和0.112%.同掺量的DE0-500.的1#试体膨胀速率和膨胀值低于于掺UEA的2#试体，说明中岩公司产的UEA膨胀剂具有很高的膨胀性能。这主要是因为一方面试验中膨胀剂UEA的掺量高于其最佳掺量，另一方面所制膨胀剂DE0-500中含铝量偏低，提供不了过多的膨胀能。尽管如此，膨胀剂DE0-500仍能满足《混凝土膨胀剂》规定：膨胀剂在水中养护，水泥胶砂的限制膨胀率7d要大于0.025%,28d要小于0.10%.