复合激发剂组分掺量对无熟料矿渣粉煤灰抗压强度影响

王 力 李长生 王 军

（1淄博市萌山水库管理处，山东 淄博 255318；2淄博市淄川区水利服务公司，山东 淄博 255100；3山东理工大学 建筑工程学院，山东 淄博 255049）

复合激发剂组分掺量对无熟料矿渣粉煤灰抗压强度影响

王 力1李长生2王 军3

（1淄博市萌山水库管理处，山东 淄博 255318；2淄博市淄川区水利服务公司，山东 淄博 255100；3山东理工大学 建筑工程学院，山东 淄博 255049）

通过正交试验，研究复合激发剂三种组分掺量对无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料抗压强度的影响，测试胶凝材料3d、7d和28d的抗压强度并分别进行极差分析。结果表明，JS激发剂对抗压强度活性激发最强，JL最弱；无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料28d抗压强度达到44.47MPa；获得了最佳的复合激发剂掺量配方。

复合激发剂；矿渣；抗压强度；极差分析

利用矿渣粉煤灰等固体工业废弃物为主要原料生产无熟料胶凝材料，不仅解决固体废弃物占地带来的环境污染，还能缓解自然资源短缺实现可持续发展[1-2]。无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料能否满足工程需要的强度性能，是决定其能否在工程中规模化应用的最主要因素,而无熟料胶凝材料的活性激发是研究开发的关键[3]。研究表明两种及以上成分组成的复合激发剂比单一组分能获得更好激发效果[4]。本文通过正交试验，分析由三种不同化学成分组合而成的复合激发剂中组分掺量对无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料试件抗压强度的激发效果，为复合激发剂的研究提供借鉴。

1 试 验

1.1 试验原料

矿渣由莱钢科技有限公司提供，成分见表1，烘干后磨细至勃氏比表面积500m2/kg；粉煤灰由淄博宇宏科技公司提供，成分见表2，烘干后磨细至勃氏比表面积为580m2/kg；石膏由临邑石膏矿提供，成分见表3；砂子采用莱芜产河砂，颗粒级配见表4，水采用淄博本地自来水。

表1 矿渣的化学成分

复合激发剂用符号T表示，包括三种成分，分别用JS、JH、JL表示。

表2 粉煤灰的化学成分

表3 石膏的化学成分

表4 砂子级配

1.2 试验方法

将矿渣、粉煤灰和石膏磨细到一定的细度，加入复合激发剂，按照设定的试验配和比混磨后进行胶砂试验。模具尺寸40mm×40mm×160mm，试验试件在温度20℃、湿度90%的标准条件下养护，分别测试其3d、7d、28d的抗压强度,检测方法依据《水泥胶砂强度检验方法（GB/T17671-1999）》。

2 试验结果及分析

2.1 试验方法

采用粉煤灰的加入量15%，石膏加入量8%，改变复合激发剂的加入量，矿渣的加入量随复合激发剂的加入量而变化。

复合激发剂中各个组分的配比范围：JS：2%～5%；JL：0.4%～1.0%；JH：0.4%～1.0%。

采用JS、JL、NJH 3个因素，把这3个因素分成了4个水平，采用均分法，选用正交试验法L16(43)设计试验配比[5]。L16(43)表要做16次试验。对每组的配方进行胶砂试验，测定试件3d、7d、28d的抗压强度。

2.2 试验结果分析

1）3d抗压强度分析

表5给出了正交试验3d抗压强度极差分析数据。

表5 正交试验3d抗压强度极差分析/ MPa

从表5知，激发剂JS的极差R为7.72，相对影响最大，表明激发剂JS是影响无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料3d抗压强度的最主要因素；JL的极差为7.59，影响次之；JH的极差为2.61，相对影响最小。由此得出复合激发剂中各个组分对无熟料胶凝材料的3d抗压强度影响的主次顺序：JS＞JL＞JH 。以抗压强度作为评价胶凝材料的指标，选取最大抗压强度相对应各因素的水平作为最佳的配方。

2）7d 抗压强度分析

表6给出了正交试验7d抗压强度极差分析数据。

表6 正交试验7d抗压强度极差分析/MPa

从表6知，激发剂JS的极差R为8.39，相对影响最大，表明J是影响无熟料胶凝材料7d抗压强度的最主要因素；J的极差为7.21，影响次之；JH的极差为1.59，相对影响最小。由此知复合激发剂中各个组分对无熟料胶凝材料7d抗压强度影响的主次顺序为：JS＞J＞JH 。

3）28d抗压强度分析

表7给出了正交试验28d抗压强度极差分析数据。

表7 正交试验28d抗压强度极差分析/MPa

由表7知，激发剂JS的极差R为9.61，相对最大，说明激发剂JS是影响无熟料胶凝材料28d强度的最主要因素；JL的极差为8.28，影响次之；JH的极差为1.55，相对最小。表明复合激发剂对胶凝材料28d的抗压强度影响的主次顺序为：JS＞JL＞JH 。

3 结 语

1）复合激发剂中的JS对无熟料矿渣粉煤灰胶凝材料抗压强度的激发效果最强，且掺量为4%时可获得较好的激发效果；JL为次要影响因素，且掺量为0.6%获得较好的激发效果；JH为影响最小因素。

2）复合激发剂三种组分最佳激发效果的配比为JS 4%、JL0.6%、JH0.6%，此时获得的无熟料胶凝材料抗压强度最高。

[1]孙小巍，刘阳，马建岩.钢渣-矿渣基复合硅酸盐水泥试验研究[J].混凝土，2015（7）：100-103

[2]Juenger M C G,Winnefeld F,Provis J L,et al.Advances in alternative cementitious binders[J].Cement and concrete research,2011,41(12):1232-1243

[3]葛江，隆威.酸性矿渣复合激发剂试验研究[J].混凝土，2016（1）：149-152

[4]钱耀丽，叶蓓红，谈晓青.低能耗石膏复合胶凝材料的制备及性能研究[J].新型建筑材料，2014（1）：42-45

[5]Wang S D.Factors Affecting the Strength of Alkaliactivated Slag[J].Cement and Concrete Research.，1994，24（6）：1033～1043

Effect of composite activator component proportion on compression strength of clinker-free slag-fly ash cementitious

The effect of composite activator proportion consists of three components on compressive strength of clinkerfree slag-fly ash cementitious was investigated through orthogonal test.The samples compressive strength were tested after cured 3d,7d,28d,while the range analysis were studied .Results show that component of JS have the best activation effect, but the component of JL have the lowest.The samples of 28d compressive strength reached 44.47MPa.The optimal mix proportion of composite activator was obtained.

composite activator ; slag; compressive strength; range analysis

TU528.042

B

1003-8965（2017）04-0046-02

本研究论文得到山东省高等学校优秀中青年骨干教师国际合作培养项目经费资助(115029)