矿渣的活性激发剂
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氢氧化钠与硅酸钠对矿渣活性的激发效果浅析矿渣处理中添加化学激发剂已成为一种常用的方法,其中氢氧化钠和硅酸钠在矿渣处理中具有较好的激发效果。
本论文将对氢氧化钠和硅酸钠对矿渣活性的激发效果进行浅析。
一、研究背景和目的介绍矿渣处理及其激发方法的研究现状,分析氢氧化钠和硅酸钠作为激发剂的优势和不足,明确本研究的目的和意义。
二、实验设计与方法详细介绍本实验的矿渣样本来源、实验装置和测试方法,包括矿渣样本制备、激发剂加入量、活性测定等。
三、实验结果与分析通过实验得到氢氧化钠和硅酸钠激发后的矿渣活性数据,分析两种激发剂的激发效果和活化机理,讨论激发剂添加量对矿渣活性的影响。
四、探讨与总结对两种激发剂的激发效果和活化机理进行探讨和分析,总结氢氧化钠和硅酸钠作为激发剂对矿渣活性的激发效果,指出其中的适用范围和注意事项。
五、结论及展望提出本研究的结论,并展望后续研究的方向和可行性。
同时,也对氢氧化钠和硅酸钠的应用前景进行分析和展望。
一、研究背景和目的随着工业化进程的不断推进,产生的大量工业废渣对环境造成了严重污染,同时也浪费了大量的资源。
矿渣作为一种常见的工业废渣,占据了很大的比例。
为了处理这些工业废渣,研究人员不断探索着各种有效的处理方法,其中添加化学激发剂是一种常用的方法。
氢氧化钠和硅酸钠作为矿渣处理中的激发剂,具有较好的活化效果。
氢氧化钠能使矿渣表面的氢氧化铝和铝硅酸盐转化为水溶性钠铝硅酸盐,从而提高了矿渣的活性。
而硅酸钠则能促进矿渣中玻璃相的分解,使得非晶态的硅酸盐结构得以破坏,进而活化了矿渣中的其他物质。
然而,关于氢氧化钠和硅酸钠对矿渣活性的激发效果,目前还存在较多的争议和不确定性。
因此,本研究旨在深入探究氢氧化钠和硅酸钠作为矿渣处理激发剂的活性影响机理,研究两种激发剂的激发效果,为矿渣的高效活化处理提供理论和实验依据。
本研究拟使用常见的硅铝酸盐矿物(例如氧化钙硅铝酸盐、硅酸盐等)作为矿渣样本,通过对矿渣样本的加热处理和添加不同浓度的氢氧化钠和硅酸钠等方法,对矿渣活性进行测定和分析。
25. 若使用活性骨料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。
26. 水泥标准中烧失量的规定,主要是控制水泥中各种混合材的掺量及劣质熟料的使用。
27. 细度表示方法常见四种:平均粒径法、筛析法、比表面积法、颗粒组成法。
28. 水泥熟料的矿物组成C3S——硅酸三钙(含量: 50~60%) 、 C2S ——硅酸二钙(含量: 15~32%)、C3A——铝酸三钙(含量:3~11%) 、C4AF——铁铝酸四钙(含量: 8~18%)。
29. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示,80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。
30. 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥细度以比表面积表示,其值不小300m2/kg;31. 硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于390min。
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于600min。
32. 水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥,又影响了其保水成浆的性能。
33. 通用硅酸盐水泥的定义:以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。
71. 除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外,任何到龄期的试体应在试验(破型)前15min从水中取出。
擦去试体表面沉积物,并用湿布覆盖至试验为止。
72. 水泥试体成型试验室的温度应保持在20℃±2℃,相对湿度应不低于 50%。
73. 测量水泥的凝结时间,在临近终凝时应每隔15min测定一次。
74. 水泥的体积安定性不良主要是由于游离氧化钙高造成的。
75. 用于水泥细度检验用的负压筛的负压调节范围为4000Pa-6000Pa。
76. 水泥细度检验时,负压筛析法、水筛法和手工筛析法测定的结果发生争议时,以负压筛析法为准。
77. 水泥胶砂搅拌时,标准砂是在低速搅拌30S后,在第二个30S开始的同时均匀加入。
一.名词解释1.硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料,0-5%的石灰石或粒化高炉矿渣,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
石灰石或粒化高炉矿渣掺入为0称硅酸盐水泥Ⅰ型,石灰石或粒化高炉矿渣掺入不超过5%称硅酸盐水泥Ⅱ型。
2.安定性:硬化中体积变化的均匀性。
3.熟料粉化:熟料冷却速度慢,在小于5000C时β-C2S会转变γ-C2S,发生体积膨胀,使熟料颗粒膨胀成细粉。
4. 假凝:水泥加水后几分钟内即出现的固化。
发热量不大,经剧烈搅拌,水泥浆又可恢复塑性,并达到正常凝结。
对强度无影响,但影响施工。
5.生料配料:根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体条件等,选择矿物组成或率值,由此计算原燃料配比。
6.理论热耗:烧制1Kg熟料,无任何物料和热量损失所需的热量。
7.原料预均化:在存取料的过程中,采取特殊堆取料方式,使成分波动减小的过程。
8.抗渗性:抵抗有害介质渗透的能力。
9.急凝:纯熟料磨细拌水,很快出现不可逆的固化,同时放出大量水化热。
10. 抗冻性:水泥石抵抗冻融循环的能力。
11. 耐久性:硬化水泥石结构在一定环境条件下长期保持稳定质量和使用功能的性质称为耐久性。
二、判断正误(正确:填A,错误:填B,每题1分)1.回转窑内分解带物料运动速度最快。
( A )2.急冷对提高熟料质量有好处,所以应延长熟料在冷却带的时间。
( B )3.烧成温度偏低,可能会使熟料中游离氧化钙增多。
(A )4.入窑生料分解率越高越好。
(B )5.影响矿渣活性的因素有化学成分和玻璃体的含量。
(A )6.铝率越大,窑内液相的粘度越小。
(B )7.GB规定矿渣硅酸盐水泥,水泥中MgO的含量不得超过5.0%。
(B )8.石膏是缓凝剂,石膏的掺量越多,水泥的凝结时间越长。
(B )9.若水泥的初凝时间不合格,则该水泥为不合格水泥。
(B )10.硅酸盐矿物主要指C3A、C4AF。
(B )11 .强度等级为32.5的水泥,表示其28d抗折强度的最小值为32.5MPa。
怎样激发矿渣的活性发布: 2010-12-14 10:42 | 编辑: 太阳 | 来源: 网络转载【水泥人网】摘要:矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料,即:其单独存在时,基本无水硬性。
但受到某些激发作用后,就呈现出水硬性。
常用的激发方式有两大类,一是物理激发:高细粉磨(采用助磨剂);二是化学激发:采用对混凝土耐久性无害的化学物质,激发矿渣水泥的活性。
化学激发方式,可分为:碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。
(一)物理激发固体物料在施加冲击、剪切、摩檫、压缩、延伸等机械力作用后,其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变,导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等,随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。
机械粉碎是采用机械能使物料由大颗粒变成小颗粒的工艺过程。
在粒径减小的同时,自身的晶体结构、化学组成、物理化学性质发生机械化学变化的主要方面包括:1.被激活物料原子结构的重排和重结晶;表面层自发地重组,形成非晶质结构。
2.外来分子(气体、表面活性剂等)在新生成的表面上自发地进行物理吸附和化学吸附。
3.被粉碎物料的化学组成变化及颗粒之间的相互作用和化学反应。
4.被粉碎物料物理性能变化。
这些变化并非在所有的粉碎作业中都能显著存在,它与机械力的施加方式、粉碎时间、粉碎环境以及被粉碎物料的种类、粒度、物理化学性质等,都有密切的关系。
用于水泥工业的工业固体废弃物,一般细粉的水化速度比水泥慢得多,经测试表明:颗粒大小在80μm(比表面积300m2/kg)左右时,高炉矿渣水化90天左右才能产生与硅酸盐水泥熟料水化28天时相应的强度;粉煤灰则需150天左右才能达到相应的强度。
对上述工业废渣进行粉磨到产品颗粒大小大部分在45μm(比表面积450m2/kg)左右时,扩大了水化反应时的表面积,相应地可以较大幅度地提高它们的水化速度,使它们能在较短时间内产生较高的强度。
(二)化学激发粒化高炉矿渣单独与水拌合时,反应极慢,得不到足够的强度;但在氢氧化钙溶液的中就能够发生水化,而在饱和的氢氧化钙溶液中反映更快,并产生一定的强度。
矿渣的活性激发剂王樾,张伟(南京永能新材料有限公司,江苏南京211100)摘要:综述了近年来国内外关于矿渣结构的观点,矿渣潜在活性的激发方法及其激发机理。
分别介绍了矿渣的物理激发、化学激发和复合激发方法,提出了矿渣活化技术的发展方向。
关键词:矿渣;潜在活性;激发;机理Abstract:The views about the structure of slag,the ways and mechanism to activate potential activity of slag are recommended.The physical,chemical and multiple methods of the potential activatity of slag are expatiat-ed.The development of slag activation technique in the future is emphasized.Key words:slag;potential activity;activate;mechanism0引言“矿渣”的全称是“粒化高炉矿渣”,是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣,具有较高的潜在活性。
矿渣作为传统的水泥工业的原材料之一,主要是基于矿渣潜在活性的利用。
如何充分和有效地将矿渣的潜在活性激发出来成为人们关注的课题。
1矿渣的活性来源矿渣的主要成分与硅酸盐水泥中的氧化物基本相同,即CaO、SiO2、Al2O3、MgO等,只是氧化物之间的比例不同而已。
影响矿渣活性因素主要有两个:一是化学成分,活性组分主要指氧化钙、氧化铝、氧化镁;二是玻璃体的含量,矿渣是结晶和玻璃相的聚合体。
前者是惰性组分,而后者是活性组分,矿渣中玻璃体占90%左右,而且玻璃相的组分越多矿渣的潜在活性就越大。
研究表明[1],矿渣的活性不仅取决于玻璃体的含量,而且取决于矿渣玻璃体的结构。
玻璃体是由网架形成体和网架改性体组成。
窑操初级试题库——单选题一、单项选择题:(共108道题)1.分解炉内加入燃料的主要目的是(B )。
A.供物料升温需热B.供碳酸盐分解需热C.供固相反应所需2.分解炉、预热器漏风过大,将使单位热耗(A )。
A.增大B.不变C.下降3.提高分解炉中燃料的燃烧速度,将使(A)。
A.炉内分解温度提高B.炉出口温度提高C.物料分解率下降4.分解炉内传热快的最主要原因是(B )。
A.传热系数增大B.传热面积大C.气流紊流程度高5.在保持正常情况下,要提高分解炉内的分解温度,可以(C )。
A.多加煤粉B.少加煤粉C.加快燃烧速度6.分解炉中物料与气流温度差很小的原因是(B )。
C.炉内燃烧温度低 B.气固相传热面积大,热量被物料吸收 C.入炉料温本来就高7.在采用四级旋风预热器的窑外分解系统中,料粉的流程是(B)。
A.从C3经C4入分解炉后再入窑B.从C3入分解炉再经C4再入窑C.由分解炉经C3、C4后入窑8.国标规定矿渣硅酸盐水泥的初凝时间不得早于(A )。
A.45分钟B.55分钟C.60分钟9.影响熟料安定性的是(A )。
A.一次游离氧化钙B.二次游离氧化钙10.以下用作温度测量的是( C )。
A.毕托管B.倾斜微压计C.热电偶D.转子流量计11.生料石灰饱和系数高,会使( A )。
A.料难烧B.料好烧C.熟料游离氧化钙低D.窑内结圈12.二次风温越高,则( A )。
A.烧成温度越高B.窑尾温度越低C.熟料冷却越差D.出窑熟料温度越高13.新型干法水泥厂规模通常用( C )来表示。
A.日产水泥量B.年产水泥量C.日产熟料量D.年产熟料量14.如下粉碎机械粉碎比最大的是( C ),破碎比最大的是( D )。
A.颚式破碎机B.锤式破碎机C.反击式破碎机D.球磨机15.当球磨机转速过低时,磨内研磨体运动状态为(C )。
A.周转状态B.抛落状态C.倾泻状态16.如下分级设备选粉效率最高的是( D )。
A.粗粉分离器B.离心式选粉机C.旋风式选粉机D.O-SEPA选粉机17.粉磨水泥时,掺的混合材料为:矿渣28%,石灰石5%,则这种水泥为( C )。
水泥生产试题(一)一、填空题1.出窑熟料指标:f-CaO为≤%2.煤质差、发热量低,在同一窑生产同样数量的熟料用煤量必然,煤灰掺加量,熟料质量。
3.工业窑、炉、预热器内的传热现象均可划分为三种基本传热方式:、和。
在回转窑内主要以传热方式为主,在预热器内主要以传热方式为主。
4.新型干法预热分解窑内一般划分为带、带、带三个带,C2S吸收f-CaO生成C3S发生在带。
5.反映硅酸盐水泥熟料溶剂矿物量大小的率值为:6.窑尾气流速度取决于和截面积。
二、选择题1、目前烧成带常用耐火砖种类为:A、镁铬砖B、粘土砖C、抗剥落砖D、白云石砖2、煤灰进入熟料中主要成份是:A、CaOB、SiO2C、Fe2O33、C3A其晶形随冷却速度而异,一般快冷呈点滴状,慢冷呈矩形,又称A、A矿B、B矿C、C矿D、黑色中间相4、水泥矿物的水化热大小是:A、C3A>C2S>C3S>C4AFB、C3A>C3S>C4AF>C2SC、C3A>C4AF>C3S>C2SD、C3S>C3A>C4AF>C2S5、下列哪种砖的热震稳定性好:A、镁铬砖B、尖晶石砖6、烧成带温度通过如下参数可正确定性判断:A、窑筒体温度上升,预热器出口废气中NOX浓度上升;B、预热器出气温度上升,窑尾温度上升;C、冷却机一室熟料通气性变强,窑电流变大,预热器出;口废气中NOX浓度上升;D、窑尾温度上升,窑电流下降。
7、下述关于煤粉质量方面的说法不对的是:A、煤粉水份较高,会降低火焰温度,延长火焰长度,因此入窑煤粉水份越低越好;B、煤粉细度越细,其燃烧速度越快;C、分解炉用煤质要求可比窑内用煤低些;D、一般要求,窑和分解炉用煤质要相对稳定。
8、镁铬砖怕潮湿是因为镁铬砖中含有 ( ) 与水发生反应使体积膨胀导致镁铬砖破损。
A、CaOB、MgOC、SiO2D、Fe2O3三、判断题1、挥发份低的煤粉,一次空气压力就应该高一些()2、IM较高时,物料烧结范围变窄()3、正常火焰位置应该在回转窑的中心线上()4、熟料中fcao水化后,会使体积增加约1倍()5、窑内气流运动方法为强制通风()6、窑内各处气流速度均相同()7、煤粉中水份越少越好,最低为零()8、熟料质量好坏,主要取决于配料()9、物料在窑内均为吸热反应()10、煤粉过粗时,应减少喂料量,适增系统拉风,必要时调节粗粉分离器叶片开度()11、饱磨时,磨主电机电流会增大()12、离心风机既可单独关闭出口挡板开机,又可单独关闭入口挡板开机()水泥生产试题(二)一、填空题(每空0.5 分,共15 分)1.硅酸盐水泥熟料中熔剂矿物指___________ 和__________ ,硅酸盐矿物约占熟料总量的_____________%2.矿渣硅酸盐水泥国标对凝结时间的规定是初凝____________ ,终凝_____________ 。
矿渣的活性激发剂王樾,张伟(南京永能新材料有限公司,江苏南京211100)摘要:综述了近年来国内外关于矿渣结构的观点,矿渣潜在活性的激发方法及其激发机理。
分别介绍了矿渣的物理激发、化学激发和复合激发方法,提出了矿渣活化技术的发展方向。
关键词:矿渣;潜在活性;激发;机理Abstract:The views about the structure of slag,the ways and mechanism to activate potential activity of slag are recommended.The physical,chemical and multiple methods of the potential activatity of slag are expatiat-ed.The development of slag activation technique in the future is emphasized.Key words:slag;potential activity;activate;mechanism0引言“矿渣”的全称是“粒化高炉矿渣”,是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣,具有较高的潜在活性。
矿渣作为传统的水泥工业的原材料之一,主要是基于矿渣潜在活性的利用。
如何充分和有效地将矿渣的潜在活性激发出来成为人们关注的课题。
1矿渣的活性来源矿渣的主要成分与硅酸盐水泥中的氧化物基本相同,即CaO、SiO2、Al2O3、MgO等,只是氧化物之间的比例不同而已。
影响矿渣活性因素主要有两个:一是化学成分,活性组分主要指氧化钙、氧化铝、氧化镁;二是玻璃体的含量,矿渣是结晶和玻璃相的聚合体。
前者是惰性组分,而后者是活性组分,矿渣中玻璃体占90%左右,而且玻璃相的组分越多矿渣的潜在活性就越大。
研究表明[1],矿渣的活性不仅取决于玻璃体的含量,而且取决于矿渣玻璃体的结构。
玻璃体是由网架形成体和网架改性体组成。
网架形成体主要由SiO42-组成;网架改性体主要由Ca2+组成,它存在于网架形成体的空隙中,以平衡电荷;矿渣中的Al3+和Mg2+不仅是网架的形成体,而且又是网架的改性体。
钙离子(Ca2+)以离子键形式存在于六元配键位内,钙或其他类似离子类含量的增加伴随着硅氧四面体网络结果的解聚而增加。
而这层稳定的硅氧四面网络是矿渣具有潜在活性的原因[2]。
矿渣玻璃体中存在着含有两相的分相结构[3-4]。
其中一相为富含钙的连续相,另一相为含硅的、呈类似球状或柱状粒子的非连续相。
富钙相所占的比例越大,矿渣在碱性环境中的水化就越迅速,表现的水硬活性就越高;矿渣玻璃体富硅相所占的比例越大,矿渣在碱性环境中的水化就越迟,在水化初期表现出的水硬活性就越低。
2矿渣的活性激发机理矿渣含氧化铝(7%~20%),氧化铝是使矿渣具有活性和化学安定性的主要成分。
氧化铝的含量高,矿渣的活性大。
矿渣玻璃体在水中近乎是惰性的,要使矿渣呈现胶凝性能,必须加以激发。
矿渣活性的激发常用方法有物理激发、化学激发和复合激发等方法。
2.1物理激发固体物料在施加冲击、剪切、摩檫、压缩、延伸等机械力作用后,其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变,导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等,随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。
高树军则认为[5-6],随着球磨时间的增加,尽管矿渣粒度不再减小,但是颗粒表面仍然可能会产生新的活化点,同时内部产生缺陷和裂纹,使矿渣粉体在碱性水溶液中易于均匀分散,有利于OH-离子王樾,张伟:矿渣的活性激发剂进入矿渣发生水化反应;另一方面,在机械力粉磨的过程中,强烈的机械冲击、剪切、磨削作用和颗粒之间相互的挤压、碰撞作用,可能促使矿渣玻璃体发生一定程度的解聚,使得玻璃体中的分相结构在一定程度上得到均化,这也是矿渣活性提高的重要原因。
通常情况下,将使用矿渣助磨剂也归为物理激发范围。
国内外研究和应用的矿渣助磨剂主要是一些表面活性剂。
2.1.1国外研究和应用的矿渣助磨剂国外研究和应用的矿渣助磨剂主要归结为四类:(1)三羧酸与有机胺化合物复合类①低级三羧酸及其衍生物低级三羧酸是马来酸、衣康酸、琥珀酸、酞酸等,衍生物是指酯类化合物、酰胺化合物、亚胺化合物、碱土金属盐、铵盐、有机铵盐等,其中以使用水溶性化合物为佳。
②有机胺化合物有机胺化合物是一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一甲基胺/环己胺、异丙胺、乙二胺、一丁胺,其中以使用三乙醇胺、烷醇胺/脂肪醇胺类为佳。
(2)烯烃与三羧酸无水物的共聚物类烯烃是乙烯、丙烯、丁烯等。
三羧酸无水物是无水马来酸、无水衣康酸、无水宁康酸等,其中以使用无水马来酸为佳。
烯烃与三羧酸无水物的配合百分比为(40-60):(60-40)(3)甘醇或乙醇胺残液类该助磨剂是利用环氧乙烷与氨反应合成一乙醇胺、二乙醇胺/三乙醇胺后的蒸馏残液或环氧乙烷与水反应合成二甘醇、三甘醇后的蒸馏残液。
(4)烯化甘醇、碳粒与碱分复合类①烯化甘醇:二甘醇、三甘醇、一丙二醇、二丙二醇、三丙二醇。
②碳粒:炭黑、石墨。
③碱分:碱金属的氟化物和氢氧化物或有机胺。
2.1.2国内研究和应用的矿渣助磨剂(1)石膏、三乙醇胺类厦门建筑科学研究院对石膏在高炉矿渣粉磨过程中是否具有助磨效果进行了研究,在石膏掺量2%~5%的情况下,能降低矿粉的休止角,比表面积有所增加,并提高了7d、28d的活性指数。
(2)醇胺和醇类上海大学对醇胺、醇类复合矿渣助磨剂进行了研究,大约20%的三乙醇胺和20%的丙三醇,其余还有15%硫酸铝溶液和30%的纸浆废液等成分,其掺量为矿渣质量的0.04%~0.08%,可提高矿渣水泥3d强度2~3MPa,28d强度4~6MPa。
(3)三乙醇胺与无机盐复合类无机盐采用的是亚硫酸钠、硅酸钠、硫酸钠/元明粉。
试验中采用元明粉、硫酸钠与三乙醇胺复合的效果最好,能使矿渣水泥早期强度明显高于三乙醇胺,可提高矿渣水泥28d强度5~6MPa。
2.2化学激发矿渣激发剂的作用主要包括三个方面:①能促进矿渣的解体;②有利于稳定的水化产物的形成;③有利于水化物网络结构的形成。
常用的激发方法有酸激发、碱激发、硫酸盐激发和晶种激发等。
2.2.1酸激发矿渣的酸激发是指用强酸与矿渣混合进行预处理。
用盐酸、硫酸共同处理过的矿渣,具有明显的松散多孔结构[7]。
由于矿渣经盐酸或硫酸处理后[8],其含有FeCl3、Al2(SO4)3、AlCl3、Fe2(SO4)3、H2SiO3等多种成分,这些物质水解可形成许多复杂的多核络合物,这些络合物不断缩聚,形成高电荷、高分子聚合物,聚合物与亲水胶体间有特殊的化学吸附与架桥作用,有利于吸附水中悬浮的胶体物质。
故酸处理后的矿渣一般用于工业废水的处理和矿渣水泥石的早期强度。
2.2.2碱激发常用的碱性激发剂包括石灰、氢氧化钠、水玻璃、水泥熟料、碳酸钠等。
实验表明,Na2CO3较NaOH激发效果好,它的早期强度较高,后期强度也有所发展,当Na2CO3掺量达到6%以上时,强度增幅很大,最佳掺量为6%~10%。
目前普遍认为激发效果较好的是水玻璃。
水玻璃的主要作用是破坏硅氧网结构是矿渣结晶体、玻璃体发生解体,参与基材水化反应。
水玻璃水解后生成氢氧化钠和含水硅胶,氢氧化钠可提高水化液相的pH值,使矿渣中玻璃态硅氧网络迅速解离,加速水化反应,含水硅胶能与矿渣溶于水得到的钙离子、铝离子等反应生成C-S-H胶凝或水化铝硅酸钙,促进矿渣和硅酸钠的进一步水解。
当水玻璃王樾,张伟:矿渣的活性激发剂的质量分数增加时,胶凝体系水化过程中液相碱度增加,水化反应加速,水化产物增多,使胶凝体系强度增加,早期强度增加尤为明显。
朱洪波[9]等认为,水玻璃的模数是决定激发矿渣潜在活性的关键因素之一,适当的模数可使矿渣获得较高胶凝性。
通常通过氢氧化钠来调节水玻璃的模数,这样的水玻璃称之为改性水玻璃。
2.2.3硫酸盐激活通常情况下,只加入硫酸盐时,矿渣的活性并不能很好激发。
只有在一定的碱性环境中,再加入一定量的硫酸盐,矿渣的活性才能较为充分地发挥出来。
这是因为碱性环境中OH-离子将促使矿渣中的硅氧聚合链的键破坏,加速矿渣的分散、溶解,并形成水化硅酸钙和水化铝酸钙。
在CaSO4类激发剂中,半水石膏的激发效果优于硬石膏,烧石膏的激发效果优于二水石膏和半水石膏。
2.2.4晶种的激发矿渣中加入晶种可以降低水化产物由离子转变成晶体时的成核势垒,诱导水泥加速水化,从而提高了体系的碱度,为矿渣结构的解体提供了更有利的外部条件。
晶种激活可使矿渣制品的7d抗压强度从20.8MPa增加到23.6MPa。
晶种可选用天然材料或人造材料,一般含有较多的C-H-S和托贝莫来石。
东南大学用磨细后的硅酸盐制品作为晶种,掺量为5%,同比表面积为450m2/kg的矿渣掺量为40%可制成C80的高强高性能混凝土。
2.2.5高温激发按一般化学反应规律,温度越高反应速度越快。
A.R.Brough实验发现[10],在80℃模拟蒸汽养护条件下,试件抗压强度发展的特别快,12h时其强度超过了70MPa,类似于在室温条件下28d强度。
2.3复合激发通常单独地用一种激活措施,不能显著提高矿渣体系的活性。
在实际应用时,需综合各种机械和化学的激活方法,即复合激发。
王培铭等人先分别用氢氧化钠/水玻璃和碳酸钾/水玻璃来激发比表面为432m2/kg的矿渣微粉,效果并不理想,最后用水玻璃/氢氧化钠/碳酸钾共同激发,具有较好的效果[11]。
马宝国[12]等人发明了一种矿渣复合活化助磨剂,它采用三乙醇胺、聚羧酸减水剂和氢氧化钙的饱和溶液经磁化装置活化处理制得。
此助磨剂既能激发矿渣活性,又能提高矿渣细度,助磨效果好,节能,生产工艺简单。
徐福明[13]等人采用二甘醇、三乙醇胺、NNO、元明粉、硫酸铝和膨胀珍珠岩等物质能有效提高矿渣水泥的强度。
3结语目前,各种激发方法的综合使用已成为矿渣综合利用的研究热点。
但是多种激发方法并用时,可能相互会发生抑制或促进作用。
因此,要进一步充分激发矿渣的潜在活性,要根据各地不同的矿渣具体情况,通过大量的实验确定最佳激发方法,还要兼顾到社会效益。
矿渣必须在碱性环境下活性才能得以激发,但在胶凝材料用量相同时,水泥碱含量越高,混凝土的干缩变形越大。
同时人们还担心碱集料反应问题,由于碱集料反应是一个长期的过程,几十年的工程实例也不能排除碱骨料反应。
要解决这些问题,就需要对各种激发方法的综合作用机理作进一步的深入研究。
今天,矿渣活化增强剂的发展方向已经由固体(粉体)往液体方向发展。
由于液体产品使用计量方便,将会有很好的市场应用前景。
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