详细介绍: 能源与环境已经成为现今世界关注的焦点,各国各地区都在大力推行节能减排,煤灰和矿渣的利用一直颇受人们研究和关注,故寻找一种能激发粉煤灰和矿粉活性的方法已成为现在矿物利用的一个重要话题。
在矿粉压球机生产行业,粉煤灰和矿粉主要用在混凝土和砂浆中。在混凝土中粉煤灰和矿粉取代部分水泥和细集料,主要是改善凝土的某些性能和节约水泥,虽说利用了粉煤灰和矿粉一部分活性,但还没有充分利用粉煤灰和矿粉的活性。在砂浆中由于砂浆主要是高标号水泥配制低强度砂浆,粉煤灰和矿粉可取代部分水泥。粉煤灰和矿粉其它方面的利用如资源回收等,只是选用了粉煤灰和矿粉中的部分有用成分,根本谈不上粉煤灰和矿粉活性的利用。而在建材行业,无论从墙体材料,还是水泥工业,无论是烧结、蒸养、蒸压制品,还是常温常压养护的制品,无论是作为水泥工业的掺合材,还是作为水泥的原料,都是在极力利用粉煤灰和矿粉的活性或活性成分。目前,国内外关于粉煤灰和矿粉的活性激发的方法主要有加钙处理,单掺碱激发剂(石灰,水玻璃),硫酸盐激发(caso;,Na多助,物理细磨或物理细磨与化学激发剂相结合等。通过大量的研究,人们一致认为粉煤灰和矿粉的活性在碱性介质或酸性介质,特别是碱性介质中可以得到激发,同时也找到一些激发粉煤灰和矿粉活性的方法和途径,但都难以快速、充分和经济地激发其活性,主要表现在粉煤灰和矿粉成型制品早期强度低。
一、原材料及试验方法:
1、原材料;
(1)水泥:42.5R 普通硅酸盐水泥。
(2)粗骨料:碎石粒径为5一31.5mm,连续级配。
(3)细骨料细度模数为16表观密度为272kg/m3。
(4)水:自来水。
(5)高效减水剂:FDN。
(6)粉煤灰:来自电厂,烧失量为0.570。
(7)矿粉。
(8)激发剂:硫酸钙、无水硫酸钠、硅酸钠、氢氧化钙。
2、试验方法;
通过对参考大量的矿粉压球机相关资料的总结,得到粉煤灰和矿粉在碱性环境下活性发挥的较好,故以下试验都是在碱性环境下确定的方案。取激发剂的总掺量为胶凝材料重量的2.9%。首先做对比试验,选择无水硫酸钠、硅酸钠做复合激发剂试验,然后以无水硫酸钠、硅酸钠、粉煤灰和矿粉掺量比及水泥掺量做四因素三水平正交设计试验。以水泥胶砂试验为基础,成型40mmx40mmx160mm的砂浆试件,测试14d、28d 砂浆试件的扛折、抗压强度,最后找到一条有效激发粉煤灰和矿粉活性的方法。
二、试验结果及分析表:
三、机理分析:
1、Na多认的激发机理;
我国粉煤灰中A12O3的含量较高,水化可以产生水化铝酸钙。加入硫酸钙后,可以促使水化铝酸钙转化为更稳定,强度更高的钙矾石,液相中A1O2,Caz+ 离子浓度下降,从而促使粉煤灰中的Ala2+离子溶出,导致玻璃体结构解体。此外,硫酸根的存在可以使粉煤灰和氢氧化钙的水化反应产物组成和含量发生变化,水化3d 就可以见到水化铝酸盐。另外C一S一H凝胶由于硫酸根的存在,其化学组成和形态也发生变化,硫酸根离子固溶于C一S一H凝胶或被C一S一H凝胶吸附,改变了C一S一H凝胶透水性,加速了C一S一H凝胶的形成。
2、Na2SiO3的激发机理;
水泥砂浆中加入Na2SiO3,Na2SiO3水解产生Na0H,可以使液相增大到13.10 比ca(OH):饱和液体的12.63 明显升高,有利于玻璃体结构的破解。
由于SiONa可溶,Na+ 被C护置换,生成水化硅酸钙沉淀。这样Ca(0H):不断溶解出CaZ十、0H一,OH一留在溶液中保持较高的pH值,而Caz+ 置换出的Na‘可以反复使用,使上述反应不断进行。因此,硅酸钠加速了粉煤灰和硅酸钙的反应。另外NaZSio:的水解还生成硅胶,这些硅胶可以与CaZ+反应生成C一s一H凝胶,也加速了粉煤灰和氢氧化钙的反应。
3、复合材料的超叠效应(Synergistie)原理;
根据复合材料的超叠效应(Synergistic)原理,将不同种类细掺料的合适比例和总掺量掺入砂浆中,和可以使其取长补短,不仅可以调节需水量,改善砂浆的和易性,而且还可以提高砂浆的后期强度,减少收缩,提高耐久性。矿渣微粉的需水量较少,对砂浆的强度有利,但自干缩较大:粉煤灰砂浆的自干缩和干缩都小,而且需水量小。因此,利用矿粉和粉煤灰复合取代水泥配置砂浆,充分发挥二者的优秀互补效应,可使砂浆的各项性能更加优越。
四、五点点评归纳:
第一,激发剂硅酸钠对粉煤灰和矿粉的活性影响较大。
第二,激发剂复合掺时作用比单掺时作用明显。
第三,当激发剂复合掺加时,胶砂的早期强度较高,与水泥胶砂相当,甚至能高于水泥胶砂。
第四,NaZSi03掺量为1%,Na多O;掺量为0.8%,粉煤灰和矿粉总掺量为50%,比例为2时,胶砂的强度最高。
第五,使用激发剂能提高粉煤灰和矿粉砂浆的早期强度,弥补了粉煤灰砂浆早期强度低的缺憾。从而提高了粉煤灰和矿粉的活性利用率。
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