高爐礦渣水泥凈漿性能研究

高爐礦渣水泥凈漿性能研究

在研磨高砂漿粉的過程中，添加適當(dāng)?shù)膹?qiáng)堿性激勵劑，可以制備高強(qiáng)度的堿性礦渣水泥或水硬化性水泥。這是許多研究的結(jié)果。然而，強(qiáng)堿性激勵劑產(chǎn)生的礦渣水泥的制造工藝中可能會引起堿骨料反應(yīng)，而且強(qiáng)堿性激勵劑的強(qiáng)度不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)時間短，硬化水泥石干燥收縮過大，強(qiáng)堿性激勵劑的生產(chǎn)成本高。1原材料1.1礦渣粉用濟(jì)南鋼鐵廠高爐礦渣磨制,摻加石膏等5%,磨制60min,比表面積為350m1.2水泥粉山東沂南水泥廠立窯熟料,摻加石膏等5%,磨制35min,比表面積為310m2結(jié)果與討論2.1水泥強(qiáng)度測定為了解礦渣水泥中礦渣的最大摻加量,進(jìn)行了不同礦渣-熟料比例的實(shí)驗(yàn),強(qiáng)度采用水泥凈漿法測定。配比及強(qiáng)度見表3。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,28d強(qiáng)度下降幅度明顯。所以礦渣的最大摻加量以小于或等于80%為宜。也就是說,在高爐礦渣水泥中礦渣的比例可達(dá)到80%,在用硅酸鹽水泥配置混凝土?xí)r礦渣粉的摻加量也可以達(dá)到80%。在后面的實(shí)驗(yàn)中,采用了D4的配比制備阿利特高爐礦渣水泥。2.2回汁添加量選擇按ISO方法測定了6個月內(nèi)礦渣水泥膠砂強(qiáng)度,測定結(jié)果見表4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該水泥樣品28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到52.56MPa,其后強(qiáng)度仍然繼續(xù)增長,6個月時達(dá)到66.95MPa,是28d抗壓強(qiáng)度的127%。2.3高硅水泥的固結(jié)期對水泥的凝結(jié)時間進(jìn)行了測定,測定結(jié)果見表5。測定結(jié)果表明,該礦渣水泥凝結(jié)時間合格,初凝時間和終凝時間都比較短。2.4礦渣水泥的比為了解高爐礦渣水泥硬化體的體積穩(wěn)定性,進(jìn)行了砂漿的膨脹與收縮性能測定,測定時水泥與膠砂之比為1:3,W與C之比為0.5。15號樣品采用D4配比的礦渣水泥,16號樣品采用硅酸鹽純熟料水泥進(jìn)行對比。測定結(jié)果見表6。實(shí)驗(yàn)表明,礦渣水泥和硅酸鹽純熟料水泥在水中標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)時都呈現(xiàn)微膨脹,礦渣水泥膨脹量略低于硅酸鹽純熟料水泥;在14d后轉(zhuǎn)為室內(nèi)自然干燥養(yǎng)護(hù)后,都產(chǎn)生了干燥收縮,但收縮量礦渣試體也略小于硅酸鹽純熟料水泥試體。2.5高爐礦渣水泥砂漿的凈漿試驗(yàn)結(jié)果為了解高爐礦渣水泥抗腐蝕性能,進(jìn)行了抗硫酸鹽腐蝕長期浸泡實(shí)驗(yàn)。硫酸鹽溶液用硫酸鈉配置,SO4我國青海省察爾漢鹽湖鹵水中的含鹽量是海水中含鹽量的10倍,硅酸鹽水泥混凝土在這種鹵水侵蝕下發(fā)生嚴(yán)重的侵蝕實(shí)驗(yàn)中,分別測定了水泥凈漿試體的強(qiáng)度變化、水泥砂漿試體的質(zhì)量變化及強(qiáng)度變化。在水泥凈漿實(shí)驗(yàn)中與硅酸鹽水泥進(jìn)行了對比。水泥凈漿試體強(qiáng)度測定結(jié)果見表8。在腐蝕溶液中浸泡3個月的結(jié)果表明,高爐礦渣水泥凈漿試體在硫酸鹽溶液和鹵水溶液中強(qiáng)度都增長,說明具有抗腐蝕能力,而硅酸鹽水泥試體強(qiáng)度都下降,并且在鹵水溶液中浸泡的試體強(qiáng)度大幅度降低。水泥膠砂試體質(zhì)量變化測定結(jié)果見表9。測定結(jié)果表明在硫酸鹽溶液中浸泡5個月后,試體質(zhì)量增加1.8%,在鹵水中浸泡6個月時,試體質(zhì)量增加2.5%,增加量較大。水泥膠砂強(qiáng)度測定結(jié)果見表10。測定結(jié)果表明在硫酸鹽溶液中浸泡6個月時,高爐礦渣水泥砂漿試體強(qiáng)度仍然上升,說明這種水泥具有很強(qiáng)的抗硫酸鹽侵蝕能力。但在鹵水溶液中浸泡3個月后,試體抗壓強(qiáng)度保留率為82.6%,但抗折強(qiáng)度已大幅度降低,說明在鹽湖鹵水條件下這種水泥具有一定的抗侵蝕能力,但鹵水對這種水泥仍然有明顯的侵蝕作用。2.6微區(qū)的化學(xué)成分阿利特高爐礦渣水泥3d和28d水化產(chǎn)物以前已進(jìn)行了測定,3d時水化產(chǎn)物主要是無定型的硅酸鈣凝膠,其CaO/SiO樣品D13A為在自來水中養(yǎng)護(hù)3個月的礦渣水泥凈漿樣品,其掃描電子顯微鏡照片見圖1～圖3。照片中各標(biāo)號微區(qū)的化學(xué)成分見表11。掃描電子顯微鏡照片和能譜儀測定的微區(qū)化學(xué)成分表明,阿利特高爐礦渣水泥3個月時的水化產(chǎn)物仍然是無定型的凝膠,其CaO/從照片中看到水泥石中出現(xiàn)了很多纖維狀晶體產(chǎn)物,從表12中化學(xué)成分中可看到,這些纖維狀產(chǎn)物的Mg,Ca,Cl,Na離子含量較高,判斷這些物質(zhì)是鹵水中鹽的物理結(jié)晶產(chǎn)物。這些結(jié)晶產(chǎn)物的出現(xiàn),在水泥石中產(chǎn)生了膨脹性的內(nèi)應(yīng)力,對水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞作用。本次研究的樣品在掃描電子顯微鏡照片中未觀察到鈣礬石,但用能譜儀測定了微區(qū)的化學(xué)成分時,在測定中樣品表面采用鍍金薄膜,由于金的能譜特征峰和硫的特征峰重合,樣品中的硫未能測定出來。這種水泥水化產(chǎn)物和侵蝕產(chǎn)物中是否有鈣礬石等硫酸鹽產(chǎn)物,其比例占多少,仍有待進(jìn)一步研究。3高爐礦渣水泥石力學(xué)性能(1)礦渣含量為75%的阿利特高爐礦渣水泥樣品凝結(jié)時間正常,28d膠砂抗壓強(qiáng)度達(dá)到52.56MPa,其后強(qiáng)度仍然繼續(xù)增長,6個月時達(dá)到66.95MPa,是28d抗壓強(qiáng)度的127%。(2)礦渣水泥和硅酸鹽純熟料水泥在水中標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)時都呈現(xiàn)微膨脹,礦渣水泥膨脹量略低于硅酸鹽純熟料水泥;在14d后轉(zhuǎn)為室內(nèi)自然干燥養(yǎng)護(hù)后,都產(chǎn)生了干燥收縮,但收縮量礦渣也略小于硅酸鹽純熟料水泥。(3)在硫酸鹽溶液中,高爐礦渣水泥膠砂試體強(qiáng)度仍然上升,沒有產(chǎn)生新的侵蝕產(chǎn)物,說明這種水泥具有很強(qiáng)的抗硫酸鹽侵蝕能力。(4)在高濃度的鹵水溶液中,高爐礦渣水泥的抗侵蝕能力比硅酸鹽水泥強(qiáng),但水泥石中產(chǎn)生了鹽的物理結(jié)晶產(chǎn)物,對礦渣水泥石產(chǎn)生一定的破壞作用。在高濃度的鹵水環(huán)境中應(yīng)用阿利特高爐礦渣水泥時,應(yīng)該采取措施提高水泥石結(jié)構(gòu)的致密度和抗?jié)B透能力,防止鹵水的滲乂。(5)阿利特高爐礦渣水泥3個月時的水化產(chǎn)物仍然是無定型的凝膠,其CaO/SiO(6)硫酸鹽溶