玻璃钢粉用途(玻璃钢粉末人体有哪些危害)

导语：玻璃粉和钢渣对自密实混凝土力学性能的影响

0 前言

　　自密实混凝土是一种高流动性混凝土，依靠自重能够自由填充模板，在浇筑过程中无需振捣。与传统混凝土相似，自密实混凝土由水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂组成。为了获得更好的流动性能，自密实混凝土中通常会使用更多的细骨料。然而我国优质石料资源逐渐匮乏，研究人员尝试用废料来代替部分骨料。钢渣作为钢铁产业的主要废渣之一，约占粗钢产出量的8%~15%，钢渣的处理和资源化利用已越来越受到重视。国内外学者针对钢渣混凝土的基本力学性能做了较多研究，一致认为可以采用钢渣替代骨料，在高温养护条件下，钢渣混凝土的性能甚至优于普通混凝土。但是，钢渣替代细骨料的比例不宜超过50%，钢渣粉置换水泥的比例应控制在20%以内。

　　此外，与普通混凝土不同的是自密实混凝土中含有大量的水泥作为填料，以改善混凝土的流动性，而水泥在制造过程中会产生大量废气，且水泥成本也较高。已有研究表明，将城市固体垃圾中的废玻璃磨成粉末后可以替代部分水泥，因其具有火山灰特性、流动性好等优点，且可以填充混凝土的内部孔隙，从而可以提高混凝土的耐久性。

综上所述，钢渣和玻璃粉分别作为细骨料和水泥的替代物时，其替代比例受到限制，且目前关于钢渣和玻璃粉分别作为细骨料和水泥替代物在自密实混凝土中协同使用的研究较少。因此，本文以20%、30%和40%的玻璃粉替代水泥，以40%、60%和80%钢渣替代细骨料，研究钢渣和玻璃粉对新拌自密实混凝土工作性和硬化自密实混凝土力学性能的影响，以期为钢渣和玻璃粉在自密实混凝土中的协同使用提供参考。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

　　水泥为P·O 42.5级水泥；玻璃粉（以下简称GP）由无色透明玻璃经研磨获得；细骨料为天然河砂，表观密度2 860 kg/m3；粗骨料为卵石，表观密度2 660 kg/m3，最大粒径16 mm；钢渣（以下简称GSS）从炼钢厂选取；外加剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率为30%，掺量为1.5%；水为自来水。水泥和玻璃粉的化学成分见表1，骨料的性能指标见表2。

1.2 试验方案

　　设计以20%、30%和40%的玻璃粉替代水泥，以40%、60%和80%的钢渣替代细骨料，分别研究玻璃粉和钢渣对新拌自密实混凝土工作性和养护28 d后的硬化自密实混凝土力学性能的影响。试验水胶比为0.55，具体配合比见表3。

2 结果与讨论

2.1 新拌自密实混凝土的工作性

　　新拌自密实混凝土的工作性测试结果见表4。由表4可知，在玻璃粉替代率不变的情况下，新拌自密实混凝土的含气量随钢渣替代率的增加而增加，但密度基本保持不变，这是由钢渣的多孔结构造成的。

图1为新拌自密实混凝土的扩展度试验结果。由图1和表4可知，随着自密实混凝土通过V型漏斗时间的增加，其扩展度、J环扩展度和L型仪试验值均逐渐减小，表明在玻璃粉替代率不变时，随着钢渣替代率的增加，自密实混凝土的和易性降低。这是由于钢渣的吸水率较高，导致实际参与混凝土拌和物的水量减少，自密实混凝土的流动性减小，和易性降低。相反，当钢渣替代率一定时，随着玻璃粉替代率的增加，自密实混凝土的扩展度、J环扩展度和L型仪试验值逐渐增加，而其通过V型漏斗的时间逐渐减少，这表明随着玻璃粉替代率的增加，自密实混凝土的和易性得到改善。

2.2 硬化自密实混凝土的力学性能

养护28 d后基准组（C0组）的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量测试结果见表5。

2.2.1 抗压强度

　　养护28 d后自密实混凝土的抗压强度测试结果如图2所示。结合表5和图2可知，当玻璃粉替代率为20%时，不同钢渣替代率自密实混凝土的抗压强度均大于C0组；随着玻璃粉替代水泥比例的增加，自密实混凝土的抗压强度显著降低。玻璃粉替代率一定时，自密实混凝土的抗压强度随着钢渣替代率的增加而增加。当玻璃粉替代水泥的比例为20%，钢渣替代细骨料的比例为80%时，与C0组相比，自密实混凝土的抗压强度提高了11%；当玻璃粉替代水泥的比例为40%，钢渣替代细骨料的比例为40%时，自密实混凝土的抗压强度最小，与C0组相比减小了5.7%。原因在于当玻璃粉替代水泥的比例较小时，其在胶凝体系中发挥了较强的火山灰效应和填充效应，形成了较为稳定的水化硅酸钙等水化产物，进而改善了浆体的微结构，提高了混凝土的强度。因此，当玻璃粉与钢渣协同使用且玻璃粉替代率控制在20%以内时，在保证混凝土抗压强度的前提下可显著增加钢渣替代细骨料的比例。

2.2.2 劈裂抗拉强度

　　玻璃粉和钢渣分别替代水泥和细骨料后自密实混凝土的劈裂抗拉强度如图3所示。

由图3可知，随着钢渣替代细骨料比例的增加，自密实混凝土的劈裂抗拉强度逐渐增大。当钢渣替代率一定时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度随着玻璃粉替代率的增加逐渐减小。与抗压强度变化规律相似，当玻璃粉替代率为20%，钢渣替代率为80%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度与C0组相比提高了13.2%；当玻璃粉替代率为40%，钢渣替代率为40%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度达到了最小值1.94 MPa，比C0组减小了5.6%。但是，当玻璃粉和钢渣协同使用时，钢渣利用率可高达80%，且此时自密实混凝土的劈裂抗拉强度仍大于未掺钢渣的混凝土。

2.2.3 抗折强度

　　图4为玻璃粉和钢渣分别替代水泥和细骨料后自密实混凝土的抗折强度。从图4可以看出，自密实混凝土的抗折强度随着钢渣替代率的增加而增大。当钢渣替代率一定时，随着玻璃粉替代率的增加，自密实混凝土的抗折强度逐渐减小。当玻璃粉替代率为20%，钢渣替代率为80%时，自密实混凝土的抗折强度达到了最大值，为3.58 MPa，比C0组增加了19.3%。但是，当玻璃粉替代率为40%，钢渣替代率为40%时，自密实混凝土的抗折强度为2.66 MPa，比C0组降低了11.3%。PATRA等研究表明，仅使用钢渣置换骨料，当混凝土抗折强度达到最大值时，钢渣置换骨料的最大比例为60%[11]。但本文试验结果表明，当玻璃粉和钢渣协同使用时，可显著提高钢渣利用率。

2.2.4 弹性模量

　　玻璃粉和钢渣分别替代水泥和细骨料后自密实混凝土的弹性模量见图5。由图5可知，随着钢渣替代率的增加，自密实混凝土的弹性模量也随之增加。当玻璃粉替代率为20%，钢渣替代率为80%时，自密实混凝土的弹性模量最大，与C6、C9和C0组相比，分别提高了13.3%、16.8%和16.6%，而当玻璃粉替代率为40%时，自密实混凝土的弹性模量均小于C0组，这说明控制玻璃粉替代水泥的比例较低时，可以显著提高钢渣的替代率。但是，当钢渣替代率一定时，随着玻璃粉替代率的增加，自密实混凝土的弹性模量逐渐减小。原因在于相比于水泥，玻璃粉的吸水率较低，相同水胶比情况下，掺玻璃粉自密实混凝土的水灰比较未掺玻璃粉的大，导致混凝土的强度降低，弹性模量减小。

3 结论

　　（1）玻璃粉和钢渣协同使用时，当玻璃粉替代水泥的比例小于20%时，可以显著提高钢渣在自密实混凝土中的利用率。

　　（2）自密实混凝土的和易性随着玻璃粉替代水泥比例的增加而提高，随钢渣替代细骨料比例的增加而减小。

　　（3）随着钢渣替代细骨料比例的增加，自密实混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量随之增加。随着玻璃粉替代水泥比例的增加，自密实混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量逐渐减小。

　　（4）玻璃粉和钢渣协同使用时的最佳掺量为：玻璃粉替代水泥的比例为20%，钢渣替代细骨料的比例为80%。

摘自《混凝土与水泥制品》

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