?；郀t礦渣膠凝性能的活化及應用性能研究.pdf

1、本文主要研究了高爐礦渣在不同堿、鹽激發(fā)劑活化條件下的潛在膠凝性能以及礦渣型膠凝材料的制備工藝，并對制備的礦渣型膠凝材料的水化產物進行了定性和微觀結構分析。最后，通過不同粒度骨料的膠結試驗對礦渣型膠凝材料的應用性能進行了考察。
　　借助XRD、化學元素分析、勃式比表面積測定等手段測定了三種礦渣的化學組成和細度，采用活化指數對三類礦渣的活化性能進行了表征。研究表明，礦渣成分和細度是影響其活化指數的主要因素，礦渣中堿性氧化物比例與礦渣活

2、性呈正相關性；礦渣粉磨到一定細度后（5000~6000cm2/g），礦渣的活化指數得到明顯的提高，萊蕪渣3天活化指數較未粉磨礦渣提高141％，7天提高146%；隨齡期的延長，粉磨后礦渣活化指數的增長幅度逐步減小。
　　在對礦渣單一活化條件下，強堿NaOH、CaO、普硅水泥及硫鋁酸鹽水泥用量均在較高比例下（均達到10%以上）有活化效果；二元活化較單一活化條件的活化效果明顯改善，CaO在礦渣的二元活化作用顯著；在二元活化基礎上，通過三

3、元活化條件試驗確定出采用硫鋁酸鹽水泥、CaO和Na2SiO3作為激發(fā)劑制備具有早強性能的礦渣型膠凝材料。經過試驗確定出上述三種材料占礦渣比例在20%、15%、2.5%條件下，制備的早強型礦渣膠凝材料對粉煤灰膠結短齡期4h強度可達0.20MPa以上。在制備早強型礦渣膠凝材料時，硫鋁酸鹽水泥作為硫酸鹽類激發(fā)劑和CaO作為堿類激發(fā)劑對礦渣的早期活性激發(fā)有直接作用，結合成本考慮其用量分別選在20%和15%的比值時較為合適。Na2SiO3的加入能

4、夠提高堿性程度和提供[SiO32-]離子，起到了雙重功效的作用，其用量不宜過多；對礦渣長齡期潛在膠凝性能的活化采用復合堿（鹽）類激發(fā)劑進行試驗。采用了響應面法進行試驗設計與優(yōu)化，考察其交互作用及綜合效果。試驗研究發(fā)現(xiàn)，強堿是影響激發(fā)的顯著因素；強堿NaOH激發(fā)效果明顯且其對弱堿CaO激發(fā)有一定的抑制作用；NaOH與CaO的交互作用高于NaOH與CaSO4的交互作用。
　　通過水化程度分析、差式熱量分析和掃描電鏡-能譜分析，早強型礦

5、渣膠凝材料水化速度遠快于以普硅水泥和硫鋁酸鹽水泥為主的早強型材料，其早期水化產物為C-S-H凝膠，此外還有大量的水化產物Ca(OH)2，整體結構較為致密，后期玻璃體結構解離后材料中出現(xiàn)了鈣礬石晶體，增強了后期強度；在長齡期型礦渣膠凝材料中，強堿的加入提高了礦渣的水化速度。在1d、3d齡期時能夠發(fā)現(xiàn)水化產物中存在大量的較為規(guī)整的片狀Ca(OH)2，這一水化產物結構較為致密，相互關聯(lián)較多。同時在水化產物中已經發(fā)現(xiàn)較多的凝膠類物質，7d以后的

6、齡期中，材料進一步的水化反應多是C-S-H凝膠類物質開始相互關聯(lián)并形成較大的板狀結構，膠結體強度和耐久性也得以提升。
　　采用響應面法設計兩種膠凝材料的應用試驗，對影響膠結體強度的關鍵因素灰砂比、濃度和骨料級配進行分析。試驗表明，兩種膠凝材料對骨料均有良好的適應性。灰砂比對膠結體強度影響最大，濃度次之，骨料級配最小。灰砂比的選擇與原料成本有關；濃度選擇與現(xiàn)場應用相關；對早強型礦渣膠凝材料，河砂摻入量在20%～30%時的效果總體比較