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1、细度及放置时间对矿渣浆状细度及放置时间对矿渣浆状掺合料胶砂强度的影响掺合料胶砂强度的影响贺行洋贺行洋 陈益民陈益民 苏苏 英英March, 20071研究背景研究背景研究背景研究背景原材料与实验设计原材料与实验设计原材料与实验设计原材料与实验设计结果与讨论结果与讨论结果与讨论结果与讨论机理分析机理分析机理分析机理分析结论结论结论结论汇汇 报报 提提 纲纲湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology研研 究究 背背 景景当前掺合料处理存在的问题当前掺合料处理存在的问题当前掺合料处理存在的问题当前掺合料处理存在的问题qq能耗高能耗高能耗高能耗高qq设备投资大
2、设备投资大设备投资大设备投资大qq处理的掺合料性能不理想处理的掺合料性能不理想处理的掺合料性能不理想处理的掺合料性能不理想湿磨处理工业废渣的优势湿磨处理工业废渣的优势湿磨处理工业废渣的优势湿磨处理工业废渣的优势qq效率高效率高效率高效率高qq粒径分布均匀粒径分布均匀粒径分布均匀粒径分布均匀qq节约烘干水分所需能耗节约烘干水分所需能耗节约烘干水分所需能耗节约烘干水分所需能耗湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology研研 究究 背背 景景采采采采用用用用搅搅搅搅拌拌拌拌磨磨磨磨湿湿湿湿磨磨磨磨处处处处理理理理工工工工业业业业废废废废渣渣渣渣,通通通通过过过
3、过一一一一定定定定的的的的控控控控制制制制措措措措施施施施,能能能能制制制制得得得得分分分分散散散散性性性性及及及及流流流流变变变变性性性性良良良良好好好好的的的的浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合料,并可直接用于配制各强度等级混凝土合料,并可直接用于配制各强度等级混凝土合料,并可直接用于配制各强度等级混凝土合料,并可直接用于配制各强度等级混凝土因因因因水水水水介介介介质质质质环环环环境境境境的的的的存存存存在在在在,可可可可能能能能使使使使得得得得湿湿湿湿磨磨磨磨制制制制备备备备的的的的矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料性性性性能能能能与与与与通通通通常常常常干干干干磨磨磨磨方
4、方方方式式式式制制制制备备备备的的的的粉粉粉粉状状状状掺合料有所不同掺合料有所不同掺合料有所不同掺合料有所不同湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology原原 材材 料料 与与 实实 验验 设设 计计原原 材材 料料原原 材材 料料类别类别类别类别化学组成化学组成化学组成化学组成 (%)抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折强度抗折强度抗折强度抗折强度(MPa)(MPa)SiOSiO2 2AlAl2 2OO3 3FeFe2 2OO3 3CaOCaOMgOMgOSOSO3 33d3d28d28d3d3d28d28d矿渣矿渣矿渣矿渣33.5
5、33.512.512.51.101.1037.937.99.299.292.512.51/ / / / /水泥水泥水泥水泥21.121.16.046.043.633.6364.064.02.672.672.252.2542.642.669.669.66.46.49.79.7矿渣及水泥物化性能矿渣及水泥物化性能矿渣及水泥物化性能矿渣及水泥物化性能 湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology原原 材材 料料 与与 实实 验验 设设 计计实实 验验 设设 计计实实 验验 设设 计计pp在在在在研研研研究究究究细细细细度度度度对对对对浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合
6、合合合料料料料性性性性能能能能影影影影响响响响中中中中,采采采采用用用用300300300300、400400400400、500500500500、600m2/kg600m2/kg600m2/kg600m2/kg等等等等四四四四个个个个细细细细度度度度等等等等级级级级,掺掺掺掺量量量量为为为为30w%30w%30w%30w%,并并并并平平平平行行行行研研研研究究究究了了了了湿湿湿湿磨磨磨磨处处处处理理理理后后后后放放放放置置置置0d0d0d0d、1d1d1d1d、4d4d4d4d及及及及8d8d8d8d的的的的矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料细细细细度度度度对对对对其
7、其其其胶胶胶胶砂砂砂砂强度的影响强度的影响强度的影响强度的影响pp在在在在研研研研究究究究放放放放置置置置时时时时间间间间对对对对浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料性性性性能能能能影影影影响响响响中中中中,矿矿矿矿渣渣渣渣的的的的掺掺掺掺量量量量定定定定为为为为45w%45w%45w%45w%;同同同同时时时时,为为为为分分分分析析析析放放放放置置置置时时时时间间间间对对对对不不不不同同同同细细细细度度度度矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料的的的的影影影影响响响响,探探探探讨讨讨讨了了了了300300300300、450450450450、600600600600、
8、750m2/kg750m2/kg750m2/kg750m2/kg等等等等四四四四个个个个矿矿矿矿渣渣渣渣细细细细度度度度等等等等级级级级放置放置放置放置0d0d0d0d、1d1d1d1d、4d4d4d4d及及及及8d 8d 8d 8d 的浆状掺合料水泥胶砂强度的浆状掺合料水泥胶砂强度的浆状掺合料水泥胶砂强度的浆状掺合料水泥胶砂强度湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology结结 果果 与与 讨讨 论论 细细度度对对其其胶胶砂砂强强度度的的影影响响在在3 3天天时时就就已已体体现现出出来来,2828天天龄龄期期最最为明显,在为明显,在9090天龄期时强度与
9、矿渣细度关系趋于不明显天龄期时强度与矿渣细度关系趋于不明显 不不同同细细度度矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度不不同同细细度度矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度 湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology结结 果果 与与 讨讨 论论 矿矿渣渣玻玻璃璃体体含含有有较较多多的的网网络络外外体体Ca2+Ca2+等等,网网络络结结构构较较疏疏松松,在在湿湿磨处理及放置过程中,其中的磨处理及放置过程中,其中的Ca2+Ca2+等金属离子比较容易溶出等金属离子比较容易溶出 矿矿渣渣细细度度的的增增加加,一一方方面面有有利利于于Ca2+Ca2+等等
10、离离子子的的溶溶出出,促促进进水水介介质质环环境境及及金金属属离离子子对对玻玻璃璃体体网网络络的的作作用用;另另一一方方面面还还可可增增加加矿矿渣渣的的水水化化程程度度以以及及二二次次水水化化产产物物在在矿矿渣渣内内的的分分数数体体积积,有有利利于于矿矿渣渣颗颗粒粒在在水水泥泥石石内内的的粘粘结结,因因而而矿矿渣渣细细度度在在水水化化早早期期就就显显示示出出对对其其浆浆状状掺掺合合料水泥胶砂强度的影响料水泥胶砂强度的影响 在在9090天天龄龄期期,矿矿渣渣已已发发生生较较高高程程度度的的二二次次水水化化反反应应,30%30%掺掺量量的的不不同同细细度度矿矿渣渣在在水水泥泥石石内内能能被被较较好
11、好地地被被粘粘结结,细细度度对对矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料胶砂强度的影响趋于不明显料胶砂强度的影响趋于不明显 不不同同细细度度矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度不不同同细细度度矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度 湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology结结 果果 与与 讨讨 论论不不同同放放置置时时间间矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度不不同同放放置置时时间间矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度 当当矿矿渣渣细细度度为为300m2/kg300m2/kg时时,放放置置时时间间对对浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度
12、影影响响不不明明显显;而而随随矿矿渣渣细细度度增增加加,放放置置时时间间对对浆浆状状掺掺合合料料胶胶砂砂强强度度的的正正面面影影响响随随之之增增加加;当当矿矿渣渣细细度度为为750m2/kg750m2/kg时时,随随放放置置时时间间延延长长,其其浆浆状状掺合料胶砂强度明显增加掺合料胶砂强度明显增加 湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology机机 理理 分分 析析Si-O-Si + H2O 2SiOHSi-O-Si + H2O 2SiOHSi-O-Si + H2O 2SiOHSi-O-Si + H2O 2SiOHSi-O-Na + H2O SiOH +
13、Na+ + OH- Si-O-Na + H2O SiOH + Na+ + OH- Si-O-Na + H2O SiOH + Na+ + OH- Si-O-Na + H2O SiOH + Na+ + OH- Si-O-Si + OH- SiOH + SiO-Si-O-Si + OH- SiOH + SiO-Si-O-Si + OH- SiOH + SiO-Si-O-Si + OH- SiOH + SiO-SiO32-=102*pHSiO32-=102*pH值值-23.99 -23.99 (mol/Lmol/L) SiO2SiO2SiO2SiO2玻璃态)玻璃态)玻璃态)玻璃态)+ H2O 2H+
14、+ SiO32- + H2O 2H+ + SiO32- + H2O 2H+ + SiO32- + H2O 2H+ + SiO32- 湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology机机 理理 分分 析析物质分子式物质分子式物质分子式物质分子式SiOSiO2 2(玻璃态)(玻璃态)(玻璃态)(玻璃态)HH2 2OOHH2 2SiOSiO3 3HSiOHSiO3 3- -SiOSiO3 32-2-GibbsGibbs函数变函数变函数变函数变/ /(kJ/molkJ/mol)-848.44-848.44-237.13-237.13-1074.4-1074.4-52
15、7.06-527.06-949.12-949.12掺合料掺合料掺合料掺合料种类种类种类种类比表面积比表面积比表面积比表面积/(m/(m/(m/(m2 2 2 2/kg/kg/kg/kg)浓度浓度浓度浓度(水固质量比)(水固质量比)(水固质量比)(水固质量比)pHpHpHpH值值值值首钢矿渣首钢矿渣首钢矿渣首钢矿渣6006006006001.5:1.81.5:1.81.5:1.81.5:1.812.5712.5712.5712.57 根根据据把把矿矿渣渣看看作作玻玻璃璃态态SiO2SiO2的的简简化化热热力力学学计计算算,矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料在在其其自自身身碱碱性性水水介介质质环环境境及
16、及金金属属离离子子作作用用下下,浆浆状状掺掺合合料料中中SiO32-SiO32-浓浓度度可可达达 14 14 mol/Lmol/L,也也就就是是说说,矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料玻玻璃璃体体硅硅氧氧四面体网络可在其自身水介质环境中持续向低聚度方向转化、分解四面体网络可在其自身水介质环境中持续向低聚度方向转化、分解湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology机机 理理 分分 析析 矿矿渣渣玻玻璃璃体体组组成成远远较较纯纯玻玻璃璃态态SiO2SiO2复复杂杂,含含有有较较多多网网络络间间隙隙离离子子,且且AlAl原原子子的的存存在在,取取代代四四面面体体网网
17、络络中中SiSi原原子子也也会会削削弱弱硅硅氧氧键键键键强强,其其自自由由能能显显然然比比纯纯玻玻璃璃态态SiO2SiO2高高,更有利于其玻璃体结构向硅氧低聚体方向发展更有利于其玻璃体结构向硅氧低聚体方向发展 湿湿磨磨处处理理的的矿矿渣渣浆浆状状掺掺合合料料,在在矿矿渣渣中中金金属属离离子子及及其其自自身身碱碱性性水水介介质质环环境境作作用用下下,在在湿湿磨磨处处理理和和放放置置过过程程中中,矿矿渣渣玻玻璃璃体体可可向向低低聚聚度度方方向向转转化化,表表面面结结构构变变疏疏松松,有有利利于促进矿渣浆状掺合料的二次水化反应于促进矿渣浆状掺合料的二次水化反应湖 北 工 业 大 学 Hubei Un
18、iversity of Technology结结论论在在在在300 300 300 300 m2/kgm2/kgm2/kgm2/kg600 600 600 600 m2/kgm2/kgm2/kgm2/kg细细细细度度度度范范范范围围围围内内内内,细细细细度度度度对对对对矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料胶胶胶胶砂砂砂砂强强强强度度度度的的的的影影影影响响响响在在在在3 3 3 3天天天天时时时时已已已已体体体体现现现现出出出出来来来来,28282828天天天天最最最最为为为为明明明明显显显显,在在在在90909090天天天天时时时时强强强强度度度度与与与与矿矿矿矿渣渣渣渣
19、细细细细度度度度关关关关系系系系趋趋趋趋于于于于不明显不明显不明显不明显在在在在0 0 0 08 8 8 8天天天天放放放放置置置置时时时时间间间间内内内内,放放放放置置置置时时时时间间间间对对对对不不不不同同同同细细细细度度度度的的的的矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料胶胶胶胶砂砂砂砂强强强强度度度度影影影影响响响响不不不不同同同同,随随随随着着着着矿矿矿矿渣渣渣渣细细细细度度度度增增增增加加加加,放放放放置置置置时时时时间间间间对对对对浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料胶胶胶胶砂砂砂砂强强强强度度度度的的的的正正正正面面面面影影影影响响响响随随随随之之之之增增增
20、增加加加加湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology湿湿湿湿磨磨磨磨处处处处理理理理的的的的矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料,在在在在矿矿矿矿渣渣渣渣中中中中金金金金属属属属离离离离子子子子及及及及其其其其自自自自身身身身碱碱碱碱性性性性水水水水介介介介质质质质环环环环境境境境作作作作用用用用下下下下,在在在在湿湿湿湿磨磨磨磨处处处处理理理理和和和和放放放放置置置置过过过过程程程程中中中中,矿矿矿矿渣渣渣渣玻玻玻玻璃璃璃璃体体体体可可可可向向向向低低低低聚聚聚聚度度度度方方方方向向向向转转转转化化化化,表表表表面面面面结结结结构构构构变变变变疏疏疏疏松松松松,有有有有利利利利于于于于促促促促进进进进矿矿矿矿渣渣渣渣浆浆浆浆状状状状掺掺掺掺合合合合料料料料的的的的二二二二次次次次水水水水化化化化反应反应反应反应结结论论湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology衷心感谢您的指导衷心感谢您的指导湖 北 工 业 大 学 Hubei University of Technology