福州大學實驗報告課程名稱： 新型建筑材料實驗名稱： 堿礦渣混凝土配合比設計實驗項目：堿礦渣混凝土配合比設計一、實驗目的(1)根據現有文獻和相關混凝土配合比規范，設計高性能混凝土堿激發混凝土配合比,并通過試驗，驗證其強度等性能指標是否滿足設計要求；(2)研究如何配制不同模數的水玻璃，熟悉堿礦渣混凝土的成型工藝；(3)研究復合激發劑中水玻璃模數對堿礦渣混凝土工作性能與力學性能的影響。二、實驗材料(1)水泥：采用福建煉石牌42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥的各項性能指標見表1,成分組成見表2o表1水泥各項性能指標表觀密度比表面積燒失量LOI初凝/終凝時間抗折強度(MPa)抗壓強度(MPa)(kg/m3)(m2/kg)(%)(min)3d28d3d28d30503601.06125/1855.78.427.545表2水泥組分水泥組分熟料二水石膏粉煤灰石灰石礦渣含量(％)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)規定的方法對石子的各項指標進行測定，其各項指標、級配見表和(3)表。表3普通石子的技術指標表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m，吸水率(%)壓碎值(%)266015320.28.45%表4普通石子的級配表(分計篩余)粒徑 2.36mm 4.75mm 9.5mm16mm19mm分計篩余(％) 08.36 82.98.740(3)細骨料：采用閩江河砂，根據標準《建筑用砂》(GB/T14684-2001)測得細骨料的各項技術指標見。(4)表3,顆粒級配見表。表3細骨料各項技術指標細度模數堆積密度(kg/n?) 表觀密度(kg/n?)粒徑(mm)2.51481 2590<5表6細骨料的顆粒級配篩子孔徑(mm)分計篩余(％)累計篩余(％)4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5<0.150.5100(4)水：采用福州地區的自來水。(5)礦渣：采用泰宇混凝土廠提供的礦渣，其主要化學成分及基本指標見表、表。表7礦渣主要化學成分氧化物 SiO2CaOAI2O3 MgOTiO2 MnO含量（％） 32.8537.4413.01 10.782.15 0.37表8礦渣各項技術指標基本指標堿度系數(Mo)質量系數(Kkc)活性系數(Ma)實測值1.0511.7310.39礦渣各項技術指標計算方法如式2-1、式2-2、式2-3所示。(a)堿度系數%=&力。+%酎。(2-1)+%4。3(b)質量系數Mkc=8cM+①Mg。+叫(2-2)+①MnO+①TiO?(C)活性系數Ma=—(2-2)堿度系數表示礦渣的材性，若MO>1則稱為堿性礦渣，若M0=l則稱為中性礦渣，若M0<0則稱為酸性礦渣。如表所示，該礦渣為堿性礦渣。質量系數反映了礦渣中活性組分與非活性組分之間的比例，此比值越大，活性越高。(6)堿激發劑NaOH由北京康普匯維科技有限公司生產，為顆粒狀，純度為99%。Na2s04采用上海埃彼化學試劑有限公司生產的無水硫酸鈉，為顆粒狀，純度為99%。NazSiCh采用液體水玻璃，NazSQ固體含量為33.7%,其中SiCh含量為25.86%,Na2O#量為7.84%。模數為3.3。三、實驗環境(1)環境溫度 20±2℃(2)相對濕度 W80%四、試驗方法4.1堿礦渣混凝土配合比設計本配合比設計的變化參數是水玻璃的模數M(M=1.0、1.5、2.0),研究水玻璃模數對堿礦渣混凝土工作性與強度的影響，其中本試驗的水玻璃的固體含量為12kg/n?,并且考慮水玻璃里的含水量，堿礦渣混凝土配合比設計見表9。表9堿礦渣混凝土配合比試驗序號Na2so4OPC水玻璃礦渣石子砂水JF1.0362428.594081157607151.41JF1.5362431.224081157607148.78JF2.0362432.974081157607147.03注：單位：kg/m34.2試驗規范本試驗的坍落度與抗壓強度按照規范《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50080-2002)o4.3.試驗步驟4.3.1調配激發劑本試驗使用NeSO,與水玻璃為復合激發劑，改變水玻璃的模數對混凝土工作性與強度的影響。按照試驗所需的模數，通過NaOH進行調模。具體水玻璃調模所用NaOH的量見表10。表10水玻璃調模參數初始模數23.3模數M=L0模數M二L5模數22.0NaOH摻里/g0232.67121.3965.75固體含量33.7%41.97%38.44%36.4%含水量66.3%58.03%61.56%63.60%注：所配水玻璃容量為1000ml。4.3.2試塊成型過程(a)按照配合比稱相應的試驗材料用量，把所需的激發劑溶于水配成堿溶液；(b)將礦渣與水泥倒入混凝土攪拌機(見圖1),攪拌90s；然后倒入砂子再次攪拌90s；再次加入粗骨料攪拌60s；(c)將所配的堿溶液倒入攪拌機中，攪拌3min；最后將混凝土倒入坍落度儀測出混凝土的坍落度，并且將混凝土倒入尺寸為lOOnmixlOOnnnxlOOnini的模具里，并將模具放置振動臺振搗成型。4.3.3養護條件養護溫度20±2℃、相對濕度＞95%抗壓強度試驗采用由長春試驗機廠生產的2000kN試驗機(如圖2)o具體試驗操作為先將試件安放在試驗機的下墊板上，試件承壓面與成型時的頂面垂直，試件中心與試驗機下墊板中心對準。開動試驗機，連續而均勻地加載，加載速度為LOMPa/s。其中測試混凝土7d,28d,56d齡期的強度。圖1圖1混凝土攪拌機圖2抗壓試驗機五、試驗結果與分析堿礦渣混凝土的工作性能及力學性能試驗結果見表11所示，以及抗壓強度曲線見圖3所示。表11堿礦渣混凝土的工作性能及力學性能試驗序號坍落度/皿—抗壓強度/MPa7d28d56dJF1.03524.6034.5838.62JF1.53532.8555.5860.47JF2.03529.7943.9047.1910 20 30 40 50 60t/天10 20 30 40 50 60t/天----------------------------------------O2086420864208642086466555554444433333222-0咨/J圖3不同模數水玻璃對堿礦渣混凝土強度的影響曲線由表11可知，不管復合激發劑里的水玻璃的模數是1.0、1.5、2.0,對于堿礦渣混凝土的坍落度與普通硅酸鹽混凝土相比都比較小，而且對于表9所設計的堿礦渣混凝土配合比制作出來的混凝土在一定的養護齡期有不同的強度，且呈現遞增狀態以至于后期穩定狀態。從圖3可發現隨著水玻璃的模數增加，堿礦渣混凝土的抗壓強度先上升后降低，而且發現水玻璃模數為2.0的混凝土的抗壓強度高于水玻璃模數為L0的混凝土。這是因為水玻璃的模數為2.0時，在混凝土中摻入Na2O的同時，也引進了二氧化硅的膠凝，促進更多的低C/S