付红珑 江 涛 赵德君 王玉伦
（北京新航建材集团有限公司 北京 100019）
摘 要：选取800级的焦渣和粘土陶粒作为粗骨料，采用轻骨料混凝土配制技术，掺入水泥混合砂浆中，研究不同水胶比的情况下焦渣混凝土抗压强度的发展规律，同时，与同强度等级的粘土陶粒混凝土进行比较，掺焦渣的轻骨料混凝土价格更低廉，其技术经济和环保效果更显著。
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关键词 ：不同水胶比；800级焦渣；轻骨料混凝土；抗压强度
收稿日期：2015-4-21
前言
轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等优点，在满足强度及其他性能要求的同时可大幅度减轻结构物的自重，在一些特殊结构中可以充分体现这一特性。
在工业高速发展的今天，工业固体废弃物给环境带来了巨大的负担，人们开始将部分固体废弃物应用在多项建设领域中，例如粉煤灰、矿渣、铁尾矿等。近10年来，轻质陶粒混凝土已大量应用于建筑的保温材料中，并逐渐向轻质高强发展。但其中的粘土陶粒制品破坏了大量的农田，因此寻求代替陶粒的材料是保护环境的必然措施。选取工业固体废弃物焦渣替代陶粒进行研究，制作焦渣轻骨料混凝土是其中的一种措施。
1 焦渣简介
1.1 焦渣的形成
在原煤高温燃烧过后，燃料中存在的水分与燃料中氢元素燃烧后形成的水分一起呈气态混于烟气中，在锅炉受热面结成的灰垢即为焦渣。
1.2 焦渣的成分
锅炉燃料煤和石油中都含有硫分、矿物杂质和水分，硫分燃烧后变为SO2，仅有3%的硫分氧化成SO3；矿物杂质成为灰分，基本上以金属和非金属氧化物的形式存在，如硅、铝、铁、钙、钾、钠、镍、镁等氧化物；SO3先与灰分中的Na2O反应，生成低熔点的Na2SO4（熔点884℃），Na2SO3附着在温度低于其熔点的高温受热面上进一步吸收SO3生成焦硫。
1.3 焦渣的特点
焦渣是原煤经过高温后的产物，具有质量轻、保温隔热性能优越的特点。
1.4 焦渣的应用
过去几十年，焦渣像粉煤灰一样被分到废弃物类；在经济高速发展的今天，环保节能受到高度重视，变废为宝已在多项建设领域中得到广泛的应用。焦渣因其质轻、保温隔热、防火防潮的性能被更多建筑业人员认可，并被逐步应用于房顶保温，效果极其显著。为了响应国家号召，提倡绿色环保，焦渣可能再次替代陶粒制品，成为建筑行业的亮点。
将焦渣应用于制造空心免抹灰砌块中，不仅可使产品的强度、重量及表面平滑度得到很大的提高，还可以节省大量的矿产材料，节能减排。焦渣经控温、提水，应用在建筑领域，做地面找平、屋面保温防潮隔音，效果都优于陶粒，且成本低廉。焦渣还可与水泥和砂子按一定比例配制成混凝土，用于楼房地面垫层，楼顶找坡，其强度等级和放射性指标均符合国家标准。
2 焦渣和粘土陶粒性能试验
根据试验要求，所有试验用的焦渣和粘土陶粒均在105℃～110℃的条件下干燥至恒重，依据《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》（GB/T17431.1-2010）和《轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》（GB/T17431.2-2010）进行试验，结果见表1。
3 焦渣配合比设计
3.1 选用原材料
选用以下原材料作为焦渣混凝土配合比设计用材料，所有胶凝材料和骨料均为干料，原材料的试验数据见表2。
3.2 焦渣混凝土的配合比设计
根据工地需求，本试验按照《轻骨料混凝土技术规程》（GJ 51-2002）设计LC7.5焦渣轻骨料混凝土配合比，并通过试验进行验证和优化配比。LC7.5焦渣轻骨料混凝土理论配合比见表3。
3.3 焦渣混凝土拌合物性能及硬化后性能
针对4个配比进行试拌，LC7.5焦渣轻骨料混凝土拌合物性能见表4，硬化后力学性能见表5。
结果分析：经试验验证选择S-2配比相对其他两个较理想，故选择S-2为生产LC7.5焦渣轻骨料混凝土的配合比。采用焦渣代替粘土陶粒，LC7.5焦渣轻骨料混凝土节约成本53元/m3。
4 工程应用
4.1 工程概况
北京中医药大学良乡校区位于北京市良乡高教园区南部，校园用地北侧毗邻北京工商大学，南部与白杨东路相接，西侧紧邻塔坡东路。
该校区分为东西两区，形成东区生命科学组团和西区社会科学组团。两区内部药学、医学、公共教学、社会科学以及生活、体育各次级组团均可完整布置；主要建筑物沿主要道路沿街布局，形成良好的沿街界面。LC7.5焦渣轻骨料混凝土用于该校区后勤综合楼地面垫层，总共浇筑2365m3。
4.2 生产及运输
焦渣轻骨料混凝土拌和物必须采用强制式搅拌机搅拌，搅拌前应预湿处理焦渣。使用预湿处理的轻粗骨料时，投料顺序可按下图所示。
焦渣混凝土运输中应采取措施减少坍落度损失、防止离析。用运输车运送焦渣混凝土，如正常行驶则1h到达，坍落度损失较大；故采取在卸料前掺入适量减水剂进行搅拌的措施，因在试配过程中已做过相关试验，故每车装10m3焦渣混凝土自带10kg外加剂（焦渣混凝土所用的相同外加剂）以满足施工所需的和易性要求，但不得加水。加入外加剂后，必须由司机亲自操作，对罐体强转10min才可卸料灌注。
4.3 浇筑和养护
LC7.5焦渣轻骨料混凝土浇筑时，工地采用小推车运送。焦渣混凝土拌和物浇筑过程采用插捣成型方式，有效避免了焦渣上浮；当有少量焦渣上浮时，采用拍板、刮板、辊子或振动抹子等工具及时将浮在表层的粗陶粒颗粒压入混凝土内。
浇筑后，将焦渣轻骨料混凝土表面覆盖土工布，并喷水养护，保持土工布湿润状态7d。
4.4 工程应用效果
养护7d后，对焦渣轻骨料混凝土表面进行验收，经现场观察实体没有明显裂缝，实体效果均达到设计要求。
结论
（1）采用800级焦渣代替粘土陶粒配制LC7.5焦渣轻骨料混凝土是可行的，且焦渣代替陶粒的技术经济和社会效益显著。
（2）焦渣作为粗骨料拌制混凝土，可以减少对环境的二次污染，同时又能有效抑制对陶粒的需求，更好地起到节能减排的作用。
（3）焦渣作为粗骨料拌制混凝土，筒压强度比粘土陶粒高，是轻质高强轻骨料混凝土研究和应用的新方向。
（4）焦渣作为粗骨料拌制混凝土宜于泵送，和普通混凝土本质上没有什么太大的区别，攻克了普通陶粒作为粗骨料拌制混凝土泵送困难的难题。
（5）焦渣作为粗骨料拌制混凝土宜于收面养护，从很大程度上解决了陶粒上浮施工困难的问题。
（6）焦渣作为粗骨料拌制混凝土通过实体和试件试验表明强度偏差不十分明显，解决了陶粒拌制混凝土匀质性差的问题。
作者简介
付红珑，19 74年生，工程硕士，19 98年毕业于武汉工业大学无机非金属材料专业。1998年以来一直在预拌混凝土生产企业从事混凝土技术管理和生产经营管理工作，从2005开始在预拌混凝土生产企业担任总工程师和站长职务。
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