第五章高炉矿渣和矿渣水泥.pptVIP

第五章 高炉矿渣和矿渣水泥 三、矿渣水泥的性质和用途 1. 性质 凝结时间长——初凝时间一般在2-5h，终凝在5-9h 保水能力差、泌水性较大 早期强度低，但后期可以赶上硅酸盐水泥，需注意冬季保温 抗淡水、海水、硫酸盐、氯盐侵蚀性好 2. 用途 可以用于地面、地下、海港、大体积等工程中，以及蒸养构件，但不宜用于受冻融或干湿交替的部位。 第三节 无熟料及低熟料矿渣水泥 主要利用矿渣的潜在水硬性，与激发剂或少量熟料复合而成 一、石膏矿渣水泥 主要由粒化矿渣（一般在80％左右）、石膏（15％左右）和少量熟料磨制而成 产物主要是钙矾石和低碱水化硅酸钙。 * * 高炉矿渣是冶铁工业的副产品，其中每生产1吨生铁，将排除0.3-1.0吨废渣。 目前，已广泛应用在水泥及混凝土中作为混合材或矿物掺合料以改善它们的性能。 凡是高炉炼铁时，所得以硅酸盐和铝酸盐为主的熔融物，经急冷后，即为粒化高炉矿渣，其主要成分是玻璃体 第一节 高炉矿渣 一、粒化高炉矿渣的形成 高炉炼铁是在高温下将氧化铁还原成金属铁，但是在冶炼过程中，还需加入一定数量的溶剂矿物（如石灰石），这些溶剂矿物分解出的CaO和MgO与铁矿石的杂质和燃料中的灰分熔为一体，组成以硅酸盐和铝酸盐为主的熔融体，然后以废渣的形式排出。 为了限制矿渣结晶并发生粒化，一般采取水等急冷措施，如直接排放到水中。 二、高炉矿渣的化学组成和矿物组成 （一）化学组成 由于铁矿石的成分、溶剂类型等不同，矿渣的成分变化较大 矿渣中SiO2含量高，CaO含量低 矿渣中各氧化物的作用 1. CaO 在熔体冷却中，能与氧化硅、氧化铝结合形成具有水硬性的硅酸钙和铝酸钙。同时降低了急冷时玻璃的聚合度，但是含量过高会造成，粘度降低，促使结晶能力增强易使C2S又β转化γ型，而使活性降低。 2.氧化铝 形成铝酸盐或铝硅酸钙玻璃体。 3. 氧化硅 形成硅酸钙，当氧化硅含量高，粘度大，冷却易形成玻璃体 4. 氧化镁 可以减低熔体粘度，便于提高矿渣的粒化质量，增加矿渣的活性。 5. 氧化钛 TiO2含量高，炉渣的活性降低。一般优质矿渣有求低于2.0％ 根据矿渣的碱性系数或质量系数，把矿渣分为三类 M1为碱性矿渣；M＝1为中性矿渣；M1为酸性矿渣 （二）矿物组成 熔融矿渣冷却后，析出的矿物有钙长石、硅酸二钙、硅酸一钙等，含MgO高的矿渣还有镁方柱石、镁橄榄石；含硫多时，则有CaS、FeS等。上述矿物仅有C2S具有胶凝性，但如果冷却速度慢，以γ型存在，胶凝性就失去。 急冷 三、粒化高炉矿渣的玻璃体结构 矿渣在淬冷中由熔融体变成了玻璃体。 玻璃体是以[SiO4]4-四面体为基本结构单元，以[AlO4]5-参与玻璃网的形成，Ca 2+、Mg 2+以及六配位的Al3+等调整网络结构。 四、矿渣的结构与水化活性的关系 在实际生产中得到的矿渣是一个玻璃相和结晶相的复合体 玻晶比： 玻璃相和晶体相的比值，玻晶比越高，矿渣的水化活性越高。 12＃明显析晶，6＃也析晶 （1）玻璃相的含量 矿渣的矿物组成对其水化活性也有影响 13＃、8＃和11＃主要矿物组成是黄长石（C2AS），13＃还含有C2S，11＃还含有C3S2 5＃和9＃主要是硅灰石（βCS） C2SC2ASC3S2CS 在粒化高炉矿渣中玻璃化程度在80%以上，玻璃相的结构对水化活性也有影响 网络形成剂SiO2越多，网络调整剂（如CaO）则连网的[SiO4]4-四面体多，玻璃结构的稳定性增大，而水化活性减小 Ca/S比越大，活性越高 （2）网络调整剂与形成剂的比例 （3）玻璃网的聚合度 玻璃网络的聚合度用平均桥氧数来衡量，桥氧越小，则[SiO4]4-、[AlO4]5-链的聚合度越低，矿渣的水化活性提高。 由于[AlO4]5-四面体的键强低于[SiO4]4-，在聚合度相同的情况下，[AlO4]5-增多，网络稳定性降低，矿渣水化活性提高 潜在水硬性 在一般情况下，矿渣在水中不具有水硬性，即矿渣的胶凝能力不能自动发挥出来。 然而，在激发剂存在的条件下，可以形成胶凝性物质，而具有水硬性 （3）玻璃网的聚合度 在PH 值大于12时才具有胶凝性 PH值大于2或小于12时，矿渣的溶解度明显提高 PH12时，矿渣才表现出胶凝性，PH 值大于13，可使矿渣的胶凝性充分发挥出来 PH值大于12的碱性环境既有利于矿渣溶解，也有利于潜在胶凝性的发挥 六、矿渣质量评定 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣的质量应满足GB/T 18046-2008的要求 （1）活性指数试验 （2）玻璃体含量测定 第二节 矿渣硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥代号 PS ，是由硅酸盐水泥熟料、石膏和20%到70%的矿渣磨细而成 一、矿渣硅酸盐水泥的生产 水淬矿渣先在烘干机内烘干，再与硅酸盐水泥熟料和石膏，以一定比例进行粉磨。