水泥摻量對(duì)堿激發(fā)水泥—礦渣復(fù)合粉料強(qiáng)度的影響

何苗

摘 要：文章主要研究水泥摻量對(duì)堿激發(fā)水泥-礦渣復(fù)合粉料強(qiáng)度的影響。通過(guò)變換水泥摻量來(lái)分析其強(qiáng)度變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，在礦渣中加入少量的水泥，強(qiáng)度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時(shí)，強(qiáng)度有增高的趨勢(shì)，并且礦渣的最大摻量應(yīng)控制在80%以下。

關(guān)鍵詞：膠凝材料；水泥；礦渣

概述

堿激發(fā)硅酸鹽水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料。然而硅酸鹽水泥的生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生諸多缺點(diǎn)：一方面能源消耗量大，這些不可再生的礦物資源的持續(xù)性大量消耗將對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生重大的影響；另一方面，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，因石灰石分解和燃料燃燒釋放出大量的CO2，以及SO2，NOx等有毒氣體，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，研究膠凝材料制備的新原理，加強(qiáng)工業(yè)廢渣的利用研究，是一項(xiàng)既具有科學(xué)意義，又具有實(shí)際意義的工作。[1]堿激發(fā)膠凝材料是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料，它的抗壓、抗折強(qiáng)度、抗酸堿侵蝕性、抗凍融性、抗碳化等性能均優(yōu)于普通硅酸鹽水泥。另外，堿激發(fā)膠凝材料制備工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需燒制、能耗低、成本低、市場(chǎng)廣，是21世紀(jì)極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N膠凝材料。[2]這類(lèi)材料多以鋁硅酸鹽類(lèi)礦物為主要原材料。許多工業(yè)固體廢棄物如：礦渣、鋼渣、粉煤灰和煤矸石等，主要礦物成分均為硅酸鹽或鋁硅酸鹽類(lèi)。因此，這些工業(yè)固體廢棄物均可作為制備堿激發(fā)膠凝材料的主要原材料，這將為充分利用工業(yè)固體廢棄物開(kāi)辟一條新的途徑。堿激發(fā)膠凝材料研究開(kāi)發(fā)正是基于上述原因而興起。本文主要研究水泥摻量對(duì)堿激發(fā)水泥-礦渣復(fù)合粉料強(qiáng)度的影響。

1 原材料、試驗(yàn)器材

采用的實(shí)驗(yàn)器材主要有：XJ202-A行星水泥膠砂攪拌機(jī)、KJZ-500型電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)、WAY-300電子液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)。

原材料主要有：礦渣（鞍鋼，質(zhì)量系數(shù)：K=1.62，堿度系數(shù)Mo=1.33>l，活度系數(shù)Mn=0.292）、氫氧化鈉（分析純）、天然二水石膏。

2 試驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1 水泥的摻量對(duì)水泥-礦渣復(fù)合膠凝材料的影響

改變水泥的摻量，0%，10%，20%，30%，40%，即改變水泥和礦渣的配比，以NaOH為激發(fā)劑，摻量為10%，石膏作緩凝劑為10%，測(cè)3、7d的抗折、抗壓強(qiáng)度。

由表1可以看出，無(wú)論是在標(biāo)準(zhǔn)還是非標(biāo)準(zhǔn)濕度條件下，在礦渣中加入少量的水泥，強(qiáng)度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時(shí)，強(qiáng)度有增高的趨勢(shì)。作為一類(lèi)重要的多組分堿激發(fā)膠凝材料，堿激發(fā)水泥礦渣體系具有許多潛在的優(yōu)勢(shì)。堿激發(fā)膠凝材料的開(kāi)發(fā)是建材行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的一個(gè)重要內(nèi)容和必然選擇。

2.2 水泥-礦渣最佳配比分析

通過(guò)上述對(duì)比性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取最優(yōu)配比方案如下：石膏摻量6%，NaOH作激發(fā)劑摻量為10%，采用80℃養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行熱激發(fā)，測(cè)其24h膠砂強(qiáng)度，進(jìn)一步分析水泥摻量對(duì)水泥-礦渣復(fù)合粉料力學(xué)性能的影響，得出水泥-礦渣最佳配比。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著礦渣摻加比例的加大，水泥強(qiáng)度下降。摻加比例大于80%時(shí)，強(qiáng)度下降幅度明顯。所以礦渣的最大摻加量以小于等于80%為宜。也就是說(shuō)，在高爐礦渣水泥中礦渣的比例可達(dá)到80%，在用硅酸鹽水泥配制混凝土?xí)r礦渣粉的摻加量也可以達(dá)到80%。

3 結(jié)束語(yǔ)

在礦渣中加入少量的水泥，強(qiáng)度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時(shí)，強(qiáng)度有增高的趨勢(shì)，并且礦渣的最大摻量應(yīng)控制在80%以下。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭娟榮.地聚物材料的研究進(jìn)展建筑石膏與膠凝材料，2002，（4）：11-12.

[2]竇林萍.高摻量堿激發(fā)礦渣水泥的研究[J].山西建筑，2003，（7）：56-61.