英语原文共 4 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

含高炉矿渣、磷渣混合水泥

摘要：混合水泥含有高炉渣(BFS)和磷渣(PS)是一种新型水泥。如果两个添加剂混合使用，在混合材料中的总含量会增加。使用相同的外加剂时, 根据GB标准，混合水泥中添加剂的量达到70%时水泥强度达到525-矿渣水泥。添加剂的含量达到80%时水泥的强度可能达到的标准为425 -矿渣水泥。测试的项目还有强度、孔隙结构、水化产物,抗硫酸盐腐蚀的BFS-PSC等。

关键词:混合水泥、高炉矿渣、磷渣;外加剂;碱反应;硫酸腐蚀

1介绍

水泥工业在中国经济组成中是一个重要组成部分。国民经济的快速增长需要大规模建设,需要增加优质水泥的产量。这个经济发展为人类创造更多的财富,但同时也消耗了大量的资源和精力。硅酸盐水泥的生产不仅消耗石灰石、粘土、煤炭和电力、同时也释放废气,如二氧化碳、SO3和氮氧化物,会导致温室效应和酸雨。因此,水泥行业的发展必须密切结合可持续发展战略。混合水泥是有效利用工业废弃物作为添加剂水泥。除了高炉矿渣(BFS)和飞灰以外，这些工业废料,如钢渣、磷渣(PS)、赤泥、铬渣、铜渣和一些低品位矿石和尾矿石尚未被充分利用,。因此,我们的研究目的是鼓励使用这些工业废物作为水泥添加剂,这是扩大资源,节省传统水泥的资源和能源,同时减少环境污染,造福人类。这些方法可能降低生产成本和提高水泥水泥,并将处置工业废物从中获益并减少环境污染。

尽管磷渣(PS)是水泥行业中使用最大的添加剂通，但通常是使用量少，在水泥中磷渣比仅25%。较低的强度是由于Al203的量不足和早期水化的影响以及残余磷在PS是主要问题。为了PS的数量增加,有必要添加一个快速水化的早强剂,这对提高混合水泥早期强度是很有帮助的。

2实验

2．1试验材料和试验方法

原材料：淬火粒状高炉矿渣来自青岛钢铁厂、磷渣从青岛红旗化学公司、竖窑熟料来自崂山建材公司,脱水石膏从江苏南京获得。Na2SO4是用于实验试剂和早强剂是在实验室里制造的。表1显示了材料的化学成分。

测试方法:砂浆强度测试根据GB177 – 85。耐腐蚀实验根据国家标准进行,孔隙度使用孔隙仪扫描实验。

3结果与讨论

3.1强度测试

表2显示了样品的成分。1号是硅酸盐水泥。2号和12号矿渣硅酸盐水泥的添加剂含量分别是50%和70%。10号是磷渣水泥含有70% 磷渣。其他的测试组成的混合水泥,是BFS和PS含量从40%提高到80%,各自石膏的水化和PS,Na2SO4等外加剂,。为了提高早期强度使用脱水石膏和早强剂是必要的。

从强度结果在表3中得出结论:

a）矿渣水泥,早期强度随石膏含量的增加而减少,但其强度的比值降低。它可以达到425 级矿渣水泥标准。对磷渣水泥,当PS含量超过50%时,强度降低。它不能达到325 级磷矿渣水泥标准。

c)BES-PS混合水泥,当添加剂的含量不到总含量的50%,通过添加外加剂,他们的抗压强度超过磷渣水泥在3 d,7 d和28 d(相比与2号7号)的强度。与磷矿渣水泥相比,其抗压强度增加了16.6 mpa,21.39 mpa。

d)当BES-PS的总含量为70%,与10号相比,外加剂含量3% 抗压强度在28 d增加了16.6 mpa。但使用三个组份外加剂,其抗压强度在28 d时混合水泥强度增加了30.1 mpa。当BES-PS总含量是80%时,强度达到的425 级矿渣水泥标准。它显示了复合外加剂的增强效果。

3.2水泥凝结时间测试

表4是水泥凝结时间的测试结果。结果表明,使用复合外加剂,特别是合成快凝早强剂,凝结时间大大缩短。对掺入70% PS磷渣硅酸盐水泥,它并没有完全硬化，但对混合水泥使用复合外加剂,凝结时间将短于波特兰水泥。所以缩短凝结时间能增加早期强度。

3.3孔隙结构

表5显示了孔隙结构的测试结果。与矿渣水泥相比孔隙度,孔隙体积和孔隙分布在混合水泥比2号水化程度大尤其是在后期。

3.4抑制碱反应测试

碱反应意味着碱与水泥产生聚合反应,导致扩张和破裂。因此,碱反应可以用作判断混凝土的耐久性的方法。表6显示了扩张的硅酸盐水泥,矿渣水泥和混合水泥中使用不同的骨料。

结果表明,矿渣水泥的膨胀小于五个掺有不同的波特兰骨料的混合水泥。在抑制混合水泥的碱反应是最好的。虽然有一些碱复合外加剂会带入少量的碱,但是同时也会消耗大量的碱，如矿渣、磷渣。

3.5耐硫酸性质

根据表7,三个水泥砂浆其中水，水泥的比例是0.44。塑形的样本被投入水中养护14 d,然后放置28 d在腐蚀液体中。放置在水中的样品被作为参考。在腐蚀液体中与纯水中的腐蚀程度的比例被称为抵抗腐蚀系数。系数越大耐腐蚀、耐硫酸盐就越好。表7显示混合水泥的耐腐蚀系数是三中水泥中最好的。

3.6微观结构分析

尽管高炉矿渣(BFS)和磷渣(PS)也有类似的功能结构,不同的他们的化学成分显示不同的属性。磷渣因为它的Al203含量不足和残余磷,其早期性能受到影响。

图1是SEM图像的磷渣固化7天60 ~图1(a)磷的95%矿渣和石膏5%。其水化非常缓慢。原因是系统中碱度只存在弱的石膏。所以磷石膏被激活是十分困难的。钙矾石没有形成,因为铝含量较低。图1(b)表明,水化程度随磷渣的加入是增强的,因为存在较高的碱度，在目前的Ca(OH)2和石膏中。虽然磷渣的含量较低一点，大量的钙矾石是由扫描电镜观察。

与磷渣相比,矿渣的水化早期有不同的特征。因为铝渣比磷渣其活性较高。图2(a)显示出其更高的水化程度。由于石膏的掺入更多C-H-S凝胶出现。当石膏和Ca(OH)2,矿渣的水化加速,所以石膏的消耗增加。

4结论

对于混合水泥,当BES-PS小于50%,425级混合水泥只有通过添加合适的外加剂才能进行稳定生产。高含量BFS – PS混合水泥、混合材料的总含量的影响可能会增加。使用相同的外加剂,水泥混合材料的强度可能达到525 - 70%品位矿渣水泥标准。混合材料为80%的混合水泥的强度能达到425 级矿渣水泥标准。使用复合外加剂凝结时间将大大缩短。

混合水泥有一个优越的特点是在反应中抑制碱反应。这表明磷渣的掺入有利于抑制碱反应。混合水泥的抗硫酸盐腐蚀能力优于矿渣水泥,硅酸盐水泥。

参考文献：

1 Li Dongxu. Study on High Content Blast Furnace Slag and~or

Phosphorous Slag Ecologigal Cement. [ Ph D Dissertation ]. Nanjing:

Nanjing University of Chemical Technology, 1998

2 Li Dongxu and Wu Xuequan. The Study of BES-PS Complex Cement.

Cement and Lime, 1993(5) :2 - 6

3 Wang Shaodong. The Hydrate Properties of New Phosphorous Silicate

Cement. Journal of Silicate, 1990,18(4) :397 - 385.

4 Tang Mingshu. Fast Test Method of Alkali Active of Aggregate.

The Standard of Building Department of China, 1995

外加剂对磷渣矿渣水泥的特性

Li Dongxu a,*, Shen Jinlin a, Mao Liangxi b, Wu Xuequan b

aZhejiang University, Hangzhou 310027, Peoples Republic of China

bNanjing University of Chemical Technology, Nanjing 210009, Peoples Republic of China

Received 1 December 1999; accepted 17 April 2000

摘要：在中国大量的磷渣没有被使用。主要原因是磷渣的凝结时间延长。同时早期强度明显减少。它的这些问题影响到工程建设的进步。因此,添加外加剂可以解决这些问题,提高矿渣磷渣水泥的性质。本文研究了影响煅烧石膏矿渣磷渣水泥的强度和孔结构的因素。结果表明矿渣磷渣水泥生产的425或515级可以通过调整工艺参数和使用复杂的外加剂达到。

关键词:磷渣;煅烧石膏;硫酸钠;孔隙结构

1. 介绍

由于硅酸盐水泥的短缺，根据“可持续发展”的政策及水泥行业的四项原则,包括:节约自然资源和能源,减少环境污染,提高水泥和混凝土耐久性。因此,一个重要的方式提出了通过提取部分工业废物熟料矿渣,尤其是未使用的熔渣(如磷渣、矿渣)混合水泥。磷渣是一种工业副产品类似于高炉矿渣。虽然有国家关于磷渣硅酸盐水泥标准,它没有广泛用于建筑。原因是磷渣对水泥凝结时间的不良影响,氧化铝含量不足也会影响早期的属性。因此,它在水泥中的最大用量通常小于25%。为了增加磷渣的数量和提高早期强度,它的一个有效的方法是通过添加Na2SO4等碱。如果磷渣含量超过50%,复合外加剂是必要的,特别是对早期强度快速提高的影响。本研究的目的是充分利用贵州省产生的磷渣以及其磷工业的发展。根据中国和其他国家的经验和教训,适当的选择掺合料，方法基于磷渣水泥生产，磷渣的激活原则等。这项研究是分两个阶段进行:较低的磷渣水泥,其中包含磷渣40%左右，高磷渣水泥,它包含大约70%的磷渣。这篇论文主要报道外加剂的影响。其目的是满足当前的水泥厂要求。HPHS水泥研究的结果在另一篇论文。

2. 原材料和测试结果

2.1 原材料

磷渣来自贵州,熟料来自长山水泥厂,石膏来自徐州城。NaSO4使用化学试剂

2.2 测试结果

图1显示了磷渣参量的影响，时间随着磷渣参量的增加,凝结时间更长了。特别是当磷渣参量超过20%,很明显,凝结时间增加。图示例子中,当磷渣参量从20%上升到40%,凝结时间会增加三倍。因此,这是不适合在建筑中使用。有必要采用有效的方法。

3.强度测试结果

图2显示磷渣参量对强度的影响。挠曲强度表明,当磷渣参量是20%以上,抗弯强度明显下降，抗压强度的增加也减少了。磷渣参量它没有达到PHSC标准，磷渣参量不超过30%。因此, 磷渣参量通常限于不到25%。我国的水泥中磷渣参量为40%时,抗压强度为3、7和28天,分别下降了68.7%、63.9%、和45.1%。

为了提高磷渣水泥的强度特性,有必要使用掺合料技术。其目标是提高水化速率,增加早期阶段的水合物,尤其是钙矾石。因此,以下技术被使用。首先,煅烧石膏用作替代石膏(表2)的结果,从测试结果,众所周知,强度属性通过使用煅烧石膏明显改善。抗压强度可以增加在早期强度,从15%到20%，挠曲强度从12%增加到25%。抗压在28天强度可以从8%增加到15%,弯曲强度从6%增加到10%。例如,在比较P1,P2的抗压强度,分别增加12.2 MPa在7天和28天时。由于水合作用, 磷渣参量是30%。有相似的结果。

图3显示了不同的含量的影响煅烧石膏磷渣水泥的强度。在这些测试中磷渣含量为30%,石膏4%,熟料煅烧石膏。强度结果表明,石膏可以提高强度属性。石膏含量为4%时,水泥有最好的抗压和抗弯强度。当添加石膏含量为4%,抗压强度在第28天增加10 MPa以上。

图4显示了硫酸钠对磷渣水泥的影响。与煅烧石膏有相似的强度结果。抗弯强度随硫酸钠增加而增加。抗压强度是当硫酸钠含量为3%时最高。

为了得到最好的强度函数,使用复合外加剂是必要的。表3显示了复合外加剂对PHSC的强度影响。结果显示两个水泥的强度性质比单一外加剂在三个强度函数中是最好的。部分外加剂与P7相比,抗压强度分别增加了154%、87%和68.6%,3,7日和28天的水合作用。抗弯强度增加了146%,118%,71.4%，切水化时间相同。

4.1 孔隙结构测试

结构和性能之间的关系可以追溯到很早以前。权威的研究机构通过测试孔隙结构、孔隙度等的关系,强度等,可以进行孔隙结构测试。在图5中,孔隙体积和孔隙率不到50纳米硅酸盐水泥和磷渣水泥显示。图5(c)显示,总孔隙体积减少随着水化时间的增加。在早期阶段有更高的孔隙体积,但是在后期低。原因是早期PHSC强度低,但是其强度发展快,因此以后的强度是更好的。图5(d)显示了孔隙分布少于50 nm不同的水化时间。的孔隙体积百分比PHSC分别是54.5%,54.5%,76.8%,3,7、水合28天。这是显示的比例凝胶孔隙的增加会增加水化

时间。结果还表明,尽管孔隙体积3天的水合PHSC比这要大得多,水合孔隙体积的7和28天时有相似的强度。

4.2 水化机理

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[148790]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word