鋼渣—礦渣復(fù)摻作水泥混合材的試驗研究

胡玉芬 · 2014-03-27 09:50 留言

  當(dāng)前國內(nèi)面臨鋼渣積存難以利用的難題,為此廣大科研工作者圍繞鋼渣安定性、活性等開展了大量的工作,研究認(rèn)為可以通過物理激發(fā)劑化學(xué)激發(fā)的方式,來解決摻鋼渣水泥早期強度低、安定性差以及鋼渣摻量低的問題。鋼渣粉與礦渣粉復(fù)摻有相互活化的效果,故進(jìn)行了鋼渣—礦渣復(fù)摻粉做水泥混合材的試驗,采用激發(fā)劑激發(fā)鋼渣粉的活性,提高鋼清的復(fù)摻比例,為鋼渣應(yīng)川提供有益的參考。

  1 試驗

  1.1原材料

  鋼渣粉采用濟鋼熱悶工藝生產(chǎn)的鋼渣經(jīng)過粉磨而成;礦渣粉為濟南魯新新型建材公司生產(chǎn)的高爐水淬礦渣粉;熟料和石膏為淄博嶺子山水水泥廠生產(chǎn);激發(fā)劑采用堿性復(fù)配助磨劑FHF,先在鋼渣粉中摻加,再與礦渣粉復(fù)摻。原材料的化學(xué)成分和物理性能見表1。

表1  鋼渣粉和礦渣粉的化學(xué)成分及物理性能

  1.2試驗方法

  水泥熟料和二水石膏分別粉磨待用,鋼渣—礦渣復(fù)摻粉作為混合材,按照設(shè)計的配比混勻制成水泥,然后測定水泥的強度及其它性能指標(biāo),其中膠砂強度按GB/Tl7671-1999《水泥膠砂強度檢驗力法(ISO法)》進(jìn)行檢測。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性按GB/Tl346- 2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》進(jìn)行檢測,比表面積按GB/T80742008《水泥比表面積測定方法勃氏法》進(jìn)行檢測。SEM測試和XRD測試分別采用日立S-2500型掃描電鏡和D8 ADVANCE型X射線衍射儀進(jìn)行。

  1.3水泥配比

  S1為P·I42.5級水泥,是對比樣;S2、S3和S4為鋼渣一礦渣復(fù)摻粉配制的水泥,其巾,復(fù)摻粉摻量分別為30%、50%和80%,鋼渣粉與礦渣粉的比例均為l:2,,其中,S3和S4中加入了激發(fā)劑。水泥配比見表2。

  表2   水泥配比         %

  1.4結(jié)果分析

  水泥強度見表3。由表3可見,摻加鋼渣—礦渣復(fù)摻粉的水泥,除S4的3d抗壓強度外,均能達(dá)到P·042.5級水泥強度等級要求。

  表3  水泥的強度    MPa

  水泥的物理化學(xué)性能見表4。由表4可見,Sl~S4的S03含量均低于3.5%,比表面積均大于350m2/kg。隨著復(fù)摻粉摻量的增加,S2-S4凝結(jié)時間不斷延長。所有水泥的安定性均合格。摻鋼渣—礦渣復(fù)摻粉的水泥的各項物理化學(xué)性能指標(biāo)均能達(dá)到P·042.5級水泥標(biāo)準(zhǔn)。

  表4      水泥的物理化學(xué)性能指標(biāo)


  2  鋼渣一礦渣復(fù)摻粉水化機理分析

  各試樣的SEM照片及XRDl圖譜分別見圖l~圖4。

                

圖1  礦渣粉的SEM照片

  由圖l可見,礦渣粉微粒帶有棱角,形狀小規(guī)則,級配中大顆粒(10μm左右)和小顆粒(3μm以下)較多,中間顆粒較少。由圖2可見,鋼渣粉微粒較為圓滑,呈球形,級配中大顆粒在4-5μm左右,4μm以下中間顆粒分布比較均勻。當(dāng)復(fù)摻粉中鋼渣和礦渣粉比例為l:2時,鋼渣粉可以填補礦渣粉顆粒級配中斷檔的粒徑范圍,從而提高復(fù)摻粉顆粒級配的連續(xù)性,有助于強度的形成。

                     

圖2    鋼渣粉的SEM照片


圖3  鋼渣粉的XRD圖譜

                           

           圖4 加入激發(fā)劑的鋼渣一礦渣復(fù)摻粉水化SEM照片

  電圖3可見,鋼渣粉主要以C3S、C2S、C4AF和C3A為主,其余為Ca(OH)2、水化鋁酸鈣、羥鈣石、方鎂石和赤鐵礦,以及少量磁鐵礦、黃長石和石英。

  由圖4可見,復(fù)摻粉經(jīng)激發(fā)劑激發(fā)后,水化3d時水化產(chǎn)物中C-S-H凝膠和Ca(OH) 2分布均勻,產(chǎn)物之間搭接緊密,形成了很好的水化結(jié)構(gòu)。這是因為鋼渣具備定的水硬性,可以發(fā)生水化反應(yīng),激發(fā)劑的加入,提供了鋼渣水化需要的堿性環(huán)境,使得鋼渣表面的水化產(chǎn)物快速溶解,從而促進(jìn)鋼渣內(nèi)部的進(jìn)一步水化,鋼渣和礦渣復(fù)摻以后,鋼渣的水化反應(yīng)給礦渣的水化反應(yīng)提供了反應(yīng)相,又可以促進(jìn)礦渣的水化,從而形成了連鎖激發(fā)過程。

  3  結(jié)論

  1)將鋼渣粉與礦渣粉按l:2比例復(fù)摻后以30%、50%和80%的摻量摻入水泥中,配制的水泥各項性能指標(biāo)滿足GBl75--2007的技術(shù)要求,強度等級不低于P·042.5級,降低了熟料摻量和水泥生產(chǎn)成本。

  2)鋼渣具有一定的水化活性,釧渣的水化可以激發(fā)并促進(jìn)礦渣的水化反應(yīng)。鋼渣水化產(chǎn)物中含有大量鈣礬石釗狀晶體、C-S-H凝膠、Ca(OH)2。水化產(chǎn)物中的Ca(OH) 2又可以作為礦渣二次火山灰反應(yīng)的反應(yīng)相。

  3)激發(fā)劑的摻入,激發(fā)了鋼渣的活性,而鋼渣的水化又能激發(fā)和促進(jìn)礦渣的水化,形成了連鎖激發(fā)效應(yīng)。

編輯:王欣欣

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