水泥工艺学 第八章 掺混合材的水泥

➢当试验点落在曲 线下方时，说明该 试验材料能与熟料 水化析出的 Ca(OH)2作用，即 具有火山灰性。
➢反应试验点落在 曲线上方，说明该 材料不与Ca(OH)2 反应，不具有火山 灰性。
• 物理法：即强度对比试验法。最常用最能直 接衡量混合材活性的是水泥胶砂强度试验法 ，以火山灰材料抗压强度比来衡量。其含义 是：R比=（掺30%火山灰的水泥28d抗压强度 ）/（硅酸盐水泥28d抗压强度）
加水后本身不硬化(或有潜在水硬活性)，但与激 发剂混合并加水拌和后，不但能在空气中而且能 在水中继续硬化者，称为活性混合材料.
按照成分和特性的不同，活性混合材料可分为三 大类：（1）各种工业炉渣(粒化高炉矿渣、钢渣、 化铁炉渣、磷渣等) （2）火山灰质混合材料（3） 粉煤灰
活性混合材常用的激发剂
➢碱性激发剂：硅酸盐水泥熟料和石灰 ➢硫酸盐激发剂：各类天然石膏或以CaSO4为
第八章 掺混合材的水泥
➢混合材料的种类及其活性检定（掌握） ➢火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥、矿渣 硅酸盐水泥水化、硬化过程、性质及其用途（了解） ➢提高掺混合材硅酸盐水泥早期强度的措施（了解）
8.1 混合材料的分类
按照它的性质分为活性和非活性两大类 凡是天然的或人工的矿物质材料，磨成细粉，
化中学前组三成者：占含 90有％S以i上O2、。A另l2外03还、含Ca有O、少M量gO的等M氧gO化、物Fe，O和其 一些硫化物，如CaS、MnS、FeS等。在个别情况下，还 可能含有TiO2、P205和氟化物等。
矿（硅（物 酸C2aC组一OaO成 钙·A·：(lCM2铝OagO3O方···柱2S2SSi石iOOiO2（2)2），2）C、M、ag硅OO镁含酸·橄A量二l榄2多O钙石时3（·（还S2i有2OCM2a镁）OgO方、··柱S钙SiO石i长O2 2）石）、
火山灰质混合材料的性能：
➢火山灰质混合材料的化学组成：以SiO2、 Al2O3为主，其含量占70%左右，CaO含量低 ，多在5%以下。
➢矿物组成：波动大，玻璃体含量一般在 40%-50%。
➢物理性能：比表面积大，需水量大，制品 干缩性大。
火山灰质混合材的活性评价：
• 化学法：化学方法是将含30％火山灰的水泥20g 与100ml水制成混浊液，于40土1℃的条件下养护 7d或14d，到养护龄期时，将溶液过滤，滴定溶 液中的CaO、OHˉ的浓度(以mol/L表示)。以CaO为 纵坐标，OHˉ为横坐标，在火山灰活性图(图1— 9—1)上面的点。
返回
8.1.1 火山灰质混合材
定义：凡以SiO2、Al2O3为主要成分的矿物质 原料，磨成细粉拌水后本身并不硬化，但与 石灰混合，加水拌和成胶泥状后，既能在空 气中硬化又能在水中硬化者，称为火山灰质 混合材。
火山灰质混合材的分类 天然：火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻 土和硅藻石、蛋白石 人工：工业副产品或废渣，如烧页岩、煤矸石、 烧粘土、煤渣、硅灰
粉煤灰的活性来源
1）从物理相结构上看，主要来自低铁玻璃体，含量 越高，活性也越高；石英、莫来石、赤铁矿、磁铁 矿不具有活性，含量多则活性下降；
2）从化学成分上看，活性主要来自SiO2和Al2O3 ，含 量越高，活性也越高；
源自文库3）粉煤灰越细，表面能越大，化学反应面积越大，活 性也越高；
4）颗粒形状对活性也有影响，细小密实球形玻璃体含 量越高，标准稠度需水量低，活性也高。不规则的多 孔玻璃体含量多，粉煤灰标准稠度需水量增多，活性 下降。未燃碳粒增多、需水量增多，由其制成的粉煤 灰水泥强度也低。
➢掺30％粉煤灰的水泥3个月抗压强度增进率才相当硅 酸盐水泥28d的增进率，也说明粉煤灰活性此时才明显 地发挥出来 。
水泥抗压强度增进率/%
水泥
28天 3月
6月 1年
硅酸盐水泥 88.8
98.2
99.3 100
掺30%粉煤灰 63.4
81.8
的水泥
掺30%沸石的 67.0
81.9
水泥
掺30%页岩渣 69.7
•按国家标准GB2847—2005规定，其比值R值应 大于65％
•此外，对人工火山灰质混合材，其烧失量不得 超过10％，SO3不得超过3.5％。
8.1.2 粉煤灰
• 定义：系火力发电厂煤粉锅炉收尘器所补集 的烟气中的微细粉尘。
• 粉煤灰具有一定活性的火山灰质混合材。
粉煤灰的形貌
粉煤灰的化学组成
主要成分的化工副产品，如氟石膏、磷石 膏等。
非活性混合材是指活性指标达不到活性混合材 要求的矿渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石 、砂岩、生页岩等材料。
➢ 对水泥性能无害； ➢ 有些非活性混合材不仅仅起填充作用，可与水
泥的矿物发生反应，提高早期强度，但是对后 期强度无益。
生产水泥使用混合材：增产水泥、降低成本、 又可改善水泥的性能。
外，为了降低冶炼温度，还要加入相当数量的 石灰石和白云石作为熔剂。
• 密度为2.3—2.8g／cm3 • 颗粒形状：经水或空气急冷处理便成粒状颗粒
，多呈疏松多孔结构
物理性质：体积密度只有800kg／m3，其玻璃体含量一 般在85％以上，粒化高护矿渣单独水化时具有微弱的 水硬性，但与水泥、石灰、石膏在一起水化时却有很 大的水硬性。
粉煤灰的化学 成分及波动范 围
➢SiO2 35%-60% ➢Al2O3 13%-40% ➢CaO 2%-5%
➢Fe2O3 2%-12% ➢未燃尽炭(以烧失量表示)约1％-24％ ➢玻璃体含量为50％-80％ ➢晶体部分主要是莫来石 (3 Al2O3 ·2SiO2)、石英(α-SiO2)，还 有赤铁矿、磁铁矿
87.1
的水泥
93.6 100 90.5 100 94.5 100
粉煤灰的活性指数
H28=(R/R0) ×100%
H28— 活性指数，单位为百分数（%） R — 试验胶砂28d抗压强度，单位为MPa R0 — 对比胶砂28d抗压强度，单位为MPa
8.1.3 粒化高炉矿渣
• 高炉矿渣是冶炼生铁的废渣。 • 高炉炼铁生产时，除了铁矿石和燃料(焦炭)之
粉煤灰的水化
➢ 由于粉煤灰经高温熔融，结构非常致密，因此水化 速度比较慢。
➢粉煤灰颗粒经过一年时间大约只有三分之一水化，在 28d以前，粉煤灰活性发挥稍低于沸石、页岩渣等火山 灰材料，但三个月以后的长龄期，与一般火山灰材料 相当。说明粉煤灰颗粒外层的致密熔壳，在Ca(OH)2不 断作用下，需三个月的时间逐步地受到侵蚀，将内部 表面暴露出来，积极地参与水化作用。