激发转炉钢渣制备高活性辅助胶凝材料探讨(doc 12页)

激发转炉钢渣制备高活性辅助胶凝材料探讨(doc 12页)

激发转炉钢渣制备高活性辅助胶凝材料的研究

0引言

目前，我国排放的钢渣70％以上都是转炉钢渣，而转炉钢渣的化学成分及矿物组成与硅酸盐水泥熟料接近，因而从理论上分析，钢渣在水泥和混凝土中应用是有潜力的。但是由于转炉钢渣的活性较低，其作为混合材料在水泥中的利用受到了限制。对粉磨后钢渣的颗粒粒径分布与水泥强度之间的关系进行研究后认为，应尽量提高钢渣粉l0.0-30.2μm范围内的颗粒含量，减少>30.2μm的颗粒含量。另有研究表明：对钢渣进行预粉磨处理后可以显著提高钢渣的活性，随着钢渣比表面积的增加，钢渣的活性增加；此外，钢渣的活性也受到钢渣的细度、颗粒形貌等因素的影响闻。笔者利用物理激发和化学激发两种方式对转炉钢渣的活性进行激发，对掺33％钢渣胶凝材料的水化产物种类和形貌、硬化浆体孔结构进行观察表征，揭示激发剂对钢渣的作用机理以及大掺量钢渣在复合胶凝材料早期水化过程中的作用机理，从而为提高钢渣作为辅助性胶凝材料在水泥中的掺量提供理论支持，达到节能减排的目的。

1试验材料及试验方法

1．1原材料

钢渣比表面积按GB／T8074--2008测定；水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性按GB/Tl346～2001测定；水泥胶砂强度按GB／T17671—1999测定；粒度分布采用JL-1166激光粒度分析仪测定。

SEM分析采用日本日立S2500型扫描电镜，将待测样品上喷镀铂导电层，观察水化断面的水化产物及内部结构形貌。

压汞法测试孔结构采用美国产Poremaster—GT6．0压汞仪。测试孔结构的样品制备步骤为：试块敲成2．5-5．Omm碎块并去除外表面，用丙酮溶液浸泡，在80℃干燥箱中烘干后进行测试。

XRD分析采用德国布鲁克公司的D8一ADVANCE型X射线衍射仪。

1．2．3活性指数

钢渣活性指数按下式计算：

式中：

A

——活性指数，％；

28

R——掺钢渣水泥的28d抗压强度，MPa；

——水泥S的28d抗压强度，MPa。

R

2 试验结果与讨论

2．1钢渣粉XRD分析

钢渣粉的XRD图谱见图l。

由图l可见，钢渣的主要矿物为C

3S、C

2

S和钙镁橄榄石等，但因为Al、

Mg、Fe等固溶而使其衍射峰的位置与水泥熟料相比发生了偏移，衍射峰宽化，

衍射强度也变弱。除铁相明显存在外，钢渣中的硅钙相以C

3S为主，其次为C

2

S、

RO相、铁铝相、钙镁橄榄石以及少量的Ca0和Ca(OH)

2

等，表明钢渣矿物组成与硅酸盐水泥熟料类似。

2．2激发剂对水泥物理性能的影响

掺加33％转炉钢渣的水泥物理性能测试结果见表2。

表2激发剂对水泥物理性能的影响

编号安定性标准稠度

用水量

/％

凝结时间

／(h：min)

抗折强度

/MPa

抗压强度

／MPa

A28/％初凝终凝3d28d3d28d

S合格27.02：513：25 5.29.724.254.4100 CAl合格26.82：063：09 4.47.119.535.265

CA2合格26.62：124：05 5.08.023.242.478

CA3合格26.72：373：50 5.18.221.040.474

CBl合格26.32：494：14 4.27.318.938.370

CB2合格25.82：384：19 4.18.019.438.57l

CB3合格25.42：163：29 4.97.922.540.074

CCl合格25.92：423：45 4.17.718.238.972

CC2合格26.03：084：50 5.08.220.545.884

CC3合格26.32：294：48 4.98.021.042.578

CDl合格26.52：204：08 4.17.618.641.676

CD2合格26.23：024：45 5.38.524.450.493

CD3合格26.03：034：52 5.28.323.843.680

CEl合格26.13：425：19 3.87.816.639.673

CE2合格25.83：375：01 4.17.916.840.074

CE3合格26.12：564：40 4.78_319.541.476

由表2可见，随着钢渣的加入，水泥的标准稠度用水量降低，掺加激发剂后，水泥标准稠度用水量进一步下降。这是由于激发剂的加入，表面活性物质吸附在颗粒表面，在颗粒表面形成一层吸附膜，减小了物料颗粒之间的吸引力，加大了颗粒表面的亲水性，改善了物料的流动性，从而导致水泥标准稠度用水量降低。凝结时间则随激发剂种类不同表现出一定的差异性，各种激发剂对水泥的初凝时间影响没有明显规律，但终凝时间却显著增加。各种激发剂的加入对水泥的安定性没有造成不良影响。

活性指数是评价钢渣粉磨效果最重要的指标。从表2中可以看出：随着粉磨时间的延长，钢渣的活性指数基本呈现先增加再减少的趋势，粉磨60min 时，钢渣的活性指数较高，其中激发剂M激发效果最好。

2．3钢渣的物理性能分析

2．3．1 不同条件下粉磨后钢渣的SEM照片

钢渣粉磨40min、60min、80min后SEM照片见图2。

由图2可见，粉磨40min后，钢渣中还存在大量的大颗粒，随着粉磨时间的延长，大颗粒逐渐消失。粉磨过程不仅仅是粒径减小过程，同时也往往伴随着晶体结构及表面物理化学性质的变化。由于物料比表面积增大，导致表面能增加，在颗粒内产生晶格错位、缺陷，从而导致物料表面形成易与水反应的非晶态结构。由A2和A3可见：与粉磨60min相对比，粉磨80min后，大颗粒明显增多，这是由于随着粉磨时间的延长，物料颗粒间作用力逐渐增大，细颗粒义重新团聚在一起造成的。由C2、D2可见，采用聚乙二醇作为激发剂的钢渣中可以明显观测到大颗粒的存在，而采用激发剂M的钢渣中则细颗粒较多，大颗粒减少，钢渣颗粒整体分布较为均匀。说明激发剂M与钢渣颗粒结合较好。

2．3 2不同条件下粉磨后钢渣的比表面积