水泥摻量對堿激發水泥—礦渣復合粉料強度的影響

何苗

摘 要：文章主要研究水泥摻量對堿激發水泥-礦渣復合粉料強度的影響。通過變換水泥摻量來分析其強度變化規律。研究結果表明，在礦渣中加入少量的水泥，強度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時，強度有增高的趨勢，并且礦渣的最大摻量應控制在80%以下。

關鍵詞：膠凝材料；水泥；礦渣

概述

堿激發硅酸鹽水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料。然而硅酸鹽水泥的生產會產生諸多缺點：一方面能源消耗量大，這些不可再生的礦物資源的持續性大量消耗將對人類社會產生重大的影響；另一方面，在水泥生產過程中，因石灰石分解和燃料燃燒釋放出大量的CO2，以及SO2，NOx等有毒氣體，導致嚴重的環境污染。因此，研究膠凝材料制備的新原理，加強工業廢渣的利用研究，是一項既具有科學意義，又具有實際意義的工作。[1]堿激發膠凝材料是近年來新發展起來的一種新型無機非金屬膠凝材料，它的抗壓、抗折強度、抗酸堿侵蝕性、抗凍融性、抗碳化等性能均優于普通硅酸鹽水泥。另外，堿激發膠凝材料制備工藝簡單、無需燒制、能耗低、成本低、市場廣，是21世紀極具發展潛力的一種膠凝材料。[2]這類材料多以鋁硅酸鹽類礦物為主要原材料。許多工業固體廢棄物如：礦渣、鋼渣、粉煤灰和煤矸石等，主要礦物成分均為硅酸鹽或鋁硅酸鹽類。因此，這些工業固體廢棄物均可作為制備堿激發膠凝材料的主要原材料，這將為充分利用工業固體廢棄物開辟一條新的途徑。堿激發膠凝材料研究開發正是基于上述原因而興起。本文主要研究水泥摻量對堿激發水泥-礦渣復合粉料強度的影響。

1 原材料、試驗器材

采用的實驗器材主要有：XJ202-A行星水泥膠砂攪拌機、KJZ-500型電動抗折試驗機、WAY-300電子液壓式壓力試驗機。

原材料主要有：礦渣（鞍鋼，質量系數：K=1.62，堿度系數Mo=1.33>l，活度系數Mn=0.292）、氫氧化鈉（分析純）、天然二水石膏。

2 試驗結果和討論

2.1 水泥的摻量對水泥-礦渣復合膠凝材料的影響

改變水泥的摻量，0%，10%，20%，30%，40%，即改變水泥和礦渣的配比，以NaOH為激發劑，摻量為10%，石膏作緩凝劑為10%，測3、7d的抗折、抗壓強度。

由表1可以看出，無論是在標準還是非標準濕度條件下，在礦渣中加入少量的水泥，強度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時，強度有增高的趨勢。作為一類重要的多組分堿激發膠凝材料，堿激發水泥礦渣體系具有許多潛在的優勢。堿激發膠凝材料的開發是建材行業可持續發展和構建循環經濟體系的一個重要內容和必然選擇。

2.2 水泥-礦渣最佳配比分析

通過上述對比性實驗結果，選取最優配比方案如下：石膏摻量6%，NaOH作激發劑摻量為10%，采用80℃養護箱進行熱激發，測其24h膠砂強度，進一步分析水泥摻量對水泥-礦渣復合粉料力學性能的影響，得出水泥-礦渣最佳配比。

實驗結果表明，隨著礦渣摻加比例的加大，水泥強度下降。摻加比例大于80%時，強度下降幅度明顯。所以礦渣的最大摻加量以小于等于80%為宜。也就是說，在高爐礦渣水泥中礦渣的比例可達到80%，在用硅酸鹽水泥配制混凝土時礦渣粉的摻加量也可以達到80%。

3 結束語

在礦渣中加入少量的水泥，強度隨水泥摻量的增多而降低。在水泥組分增加到20%時，強度有增高的趨勢，并且礦渣的最大摻量應控制在80%以下。

參考文獻

[1]鄭娟榮.地聚物材料的研究進展建筑石膏與膠凝材料，2002，（4）：11-12.

[2]竇林萍.高摻量堿激發礦渣水泥的研究[J].山西建筑，2003，（7）：56-61.