礦物超細粉的應用與前景

產(chǎn)品資訊:2010-10-24

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1 粉煤灰超細粉

      我們通常所指的粉煤灰是指燃煤電廠(chǎng)中磨細煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出被收塵器收集的物質(zhì)。粉煤灰屬人工火山灰質(zhì)材料,用來(lái)做混凝土的摻和料不僅可以節約水泥,更重要的是改善了混凝土的性能。粉煤灰在混凝土中有三種效應:形態(tài)效應、活性效應和微集料效應。

      粉煤灰的形態(tài)效應是指粉煤灰粉料由其顆粒的外觀(guān)形貌、內部結構、表面性質(zhì)和顆粒級配等物理性狀所產(chǎn)生的效應。在粉煤灰中含有較多細小球形顆粒,摻入混凝土后能夠起到類(lèi)似滾珠軸承的作用,從而起到減水作用。

      粉煤灰的活性效應是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產(chǎn)生的化學(xué)效應,即火山灰反應。粉煤灰摻入水泥,其活性SiO2和Al 2O3 能分別與水泥水化過(guò)程析出的Ca(OH) 2 發(fā)生反應,生成類(lèi)似于水泥水化產(chǎn)物的低鈣型水化硅酸鈣凝膠體和水化鋁酸鈣,而表現出化學(xué)活性。

      粉煤灰的微集料反應是指粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥漿內,填充孔隙和毛細孔,改善混凝土孔結構和增大密實(shí)度的特性。

      在高性能混凝土中摻入粉煤灰,首先可從量上取代部分水泥,減少膠凝材料總量中水泥的用量,同時(shí)由于粉煤灰的二次反應取決于水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2 的激發(fā),水化速度遠遠低于水泥熟料,這種特性可以有效延緩拌和物的凝結速度和降低水化熱。另外,摻入混凝土中的粉煤灰能有效地提高混凝土的和易性能,同時(shí)粉煤灰固有的形態(tài)效應也能有效改善水泥與外加劑的相容性。

      粉煤灰可改善混凝土的某些性能,如降低水化熱、提高耐硫酸鹽侵蝕能力、抑制堿-集料反應等等。但是,粉煤灰對混凝土的抗碳化性能和抗凍融能力卻有不良影響。

2 水淬礦渣超細粉

      高爐礦渣是煉鐵高爐排出的熔融礦渣迅速水淬冷卻而成的。它疏松多孔,玻璃體含量在85 % 以上,玻璃體具有較高的自由焓,所以具有很高的反應活性。在水泥和石灰等激發(fā)劑作用下,具有很高的膠凝性。

      礦渣超細粉取代混凝土中的部分水泥后,可以降低混凝土單位用水量,提高混凝土的強度與耐久性。礦渣微粉作混凝土的摻和料,具有比粉煤灰更高的活性,而且品質(zhì)及均勻性更易保證摻入混凝土中不僅可以節約水泥,降低膠凝材料水化熱,而且可以改善混凝土的絕熱溫升,使混凝土的結構更密實(shí),提高抗滲性及抗海水、酸及硫酸鹽等的化學(xué)侵蝕能力,具有抑制堿—集料反應的效果等。 礦渣微粉的來(lái)源廣,價(jià)格適中,替代水泥量大,后期強度較高。但其易磨性較差,用現有水泥廠(chǎng)球磨機生產(chǎn)高比表面積礦渣微粉有一定難度,因而價(jià)格較粉煤灰貴。摻磨細礦渣對提高混凝土早期強度的效果優(yōu)于粉煤灰,細度越高,效果越佳,但成本也越高。

3 硅粉

硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放的煙道灰,SiO2含量大于90 %,平均粒徑為0. 1~0. 2μm,比表面積高達2 000 cm2/ g,借助摻入效能高減水劑和強力攪拌作用,可以填充水泥或其他摻和料的間隙,并且具有很高的活性,在各種摻和料中對混凝土的增強作用較為顯著(zhù),是國際上制備超高強混凝土通用的摻和料。但是,硅粉的水化作用快,不能降低混凝土水化熱,需水量也稍大,且極易飛揚,給運輸、拌和等操作帶來(lái)不便,同時(shí)價(jià)格又偏高。出于經(jīng)濟方面的考慮,一般混凝土強度等級低于C80 時(shí),都不考慮摻用硅粉。

4 粉煤灰和礦渣雙摻

優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦渣超細粉在混凝土中使用有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。相對而言,摻粉煤灰的混凝土早期性能比較差,混凝土的早期強度較低;而摻礦渣超細粉的混凝土早期強度較高,但礦渣超細粉的摻量較低時(shí),起不到降低水化熱和溫升的作用,而且礦渣微粉的減水作用不如粉煤灰。若在混凝土中同時(shí)摻用粉煤灰和礦渣微粉,通過(guò)正交試驗達到礦渣與粉煤灰的復合化,充分發(fā)揮各組分的超疊加效應,比單摻粉煤灰或單摻礦渣微粉具有更好的效果。

4. 1 復合增強機理

混凝土中的水泥水化時(shí)產(chǎn)生相當數量的Ca(OH)2 晶體,由于Ca(OH)2具有可溶性,在硬化混凝土中Ca(OH)2的分布是極不均勻的,從骨料與膠結料之間的界面看,在界面過(guò)渡層的一定區域內Ca(OH)2富集及定向排列,與其他部分的水泥石相比,是一種多孔質(zhì)的結構,強度很低。

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