中性钠盐碱矿渣水泥砂浆抗压强度影响因素.docx
中性钠盐碱矿渣水泥砂浆抗压强度影响因素1前言矿渣是钢铁厂冶炼生铁时产生的副产物，随着社会的发展，其产量日益增大，我国钢铁厂的年矿渣排放量高达6000万吨以上。由于其具有较好的潜在活性，从有效利用资源，节约能源、保护环境的角度出发，许多国家对矿渣在胶凝材料上的应用开展了大量的研究，矿渣的活性激发是研究矿渣综合利用所必须解决的一个重要课题。I*!未的明用,!未找如用中性钠盐碱矿渣水泥与普通的碱矿渣水泥比较，其凝结时间速率较缓。诔找附用但是由于矿渣对于激发剂的选择性，中性钠盐对于酸性矿渣的激发效果并不理想咏我更引用当两种或两种以上的激发剂复合使用时，根据碱激发剂的特性和掺量，也可能改变碱矿渣水泥和混凝土的凝结特性。潜“味找知用"I本文通过改变碱激发剂和钙质活性掺和料的种类，研究了不同碱激发剂及其组合和钙质活性掺和料对混凝土抗压强度的影响。2试验方案2.1 原材料采用福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，表观密度为3O5Okgm3.采用闽江中砂，细度模数2.3,表观密度2630kgm3,级配见表1。采用福州市自来水。采用福州泰宇混凝土厂矿渣。表1细骨料级配(分计筛余)单位：%1类<0.15mm0.15mm0.30mm0.60mm.18mm2.36mm4.75mm河砂1.04.460.231.42.40.60.02.2 配合比本试验配合比如表2所示，NS、NH、NS1三个系列配合比研究碱激发剂类型对中性钠盐碱矿渣砂浆抗压强度的影响，OP、CO、CH三个系列配合比研究钙质活性掺和料类型对中性钠盐碱矿渣砂浆抗压强度的影响。编号水泥Na2SO4矿渣砂水JZ4824408522168NS1480408522168NS24812408522168NS34836408522168NS44848408522168编号水泥Na2SO4NaOH矿渣砂水NH148242.4408522168中性钠盐碱矿渣水泥砂浆配合比表2单位：(kgm3)NH248244.8408522168NH348247.2408522168NH448249.6408522168NH5482412408522168NH6482414.4408522168编号水泥Na2SO4Na2SiO3矿渣砂水NSI1244812408522168NSI2244824408522168NSI3244836408522168编号CaONa2SO4矿渣砂水CO14824408522168CO29624360522168CO314424312522168编号Ca(OH)2Na2SO4矿渣砂水CH14824408522168CH29624360522168CH3144243125221682.3 试验方法砂浆的搅拌制度参照水泥胶砂强度检验方法(GBT17671-I999)*俅加闾用*I,砂浆流动度测定方法试验参照水泥胶砂流动度测定方法(GBfr2419-2005)M味始(引用"1测量中性钠盐碱矿渣砂浆3d、7d、14d、28d的抗压强度。抗压强度的测量参照规范普通混凝土力学性能试验方法标准88/150081-2002)|*俾1|地用“1进行。3试验结果与分析3.1 碱激发剂类型的影响3.1.1 Na2SO4对抗压强度的影响不同Na2SO4掺量对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响的试验结果如图1所示。图1不同Na2SO4掺量对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响由图1可知，在相同龄期时，中性钠盐碱矿渣砂浆抗压强度都随Na2SO4掺量的增加而增大，当Na2SO4掺量为10%时，砂浆的7d、28d抗压强度较Na2SO4掺量为5%时提高幅度达到28%和38%。当NazSCh掺量一定时，其3d抗压强度基本能达到28d抗压强度的50%左右。早期强度增长迅速，而后强度增长逐渐缓慢。3. 1.2NaOH对抗压强度的影响不同NaOH掺量对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响的试验结果如图2所示。从图2可以看出，抗压强度随着NaOH的掺量增大先减弱后增强，当NaOH掺量较少时，钙质活性掺和料的水化反应受到抑制，而NaOH的对水化反应的抑制要强于本身进行的水化反应，因此此时水化反应整体减弱，水化产物较少，强度降低。当NaOH掺量继续增大时，其提供的碱环境足够矿渣进行水化反应，钙质活性掺和料水化反应产生的碱环境已经不再处于主导地位，水泥的主要反应变成苛性碱激发水泥，水化反应增强，水化产物增多,强度提高。因此，采用强碱性的碱激发剂与Na2SO4进行复合，并不能对矿渣产生很好的激发效果。图2不同NaoH掺量对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响3.1 .3Na2SiO3掺量对抗压强度的影响Na2SiO3(%)图3不同Na2SiO3掺量对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响从图3可以看出，随着Na2SiO3掺量的增加，中性钠碱激发矿渣水泥砂浆的抗压强度逐渐提高，当NazSiCh掺量为2.5%时，相较于不掺Na2SiO3的基准组而言，砂浆28d抗压强度提高48%,而流动度仅降低2%,但是，当Na2SiO3的掺量从2.5%增大到7.5%,其28d抗压强度仅提高约10%,而流动度降低约30%。这是由于随着Na2SiO3掺量的增加，会使得矿渣前期水化变得更加剧烈，砂浆系统失水更快，因此工作性也会随之降低。可见Na2SiO3对于中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度有很大程度的提高，且Na2SiO3的最佳掺量应为2%-5%o3.2 钙质活性掺和料类型的影响以CaO和Ca(OH)2作为钙质活性掺和料替代普通硅酸盐水泥，其抗压强度测试结果见t(d)图4钙质活性掺和料掺量及类型对中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度影响从图4可以看出，采用Ca(OH)2和CaO作为钙质活性掺和料，抗压强度都要比普通硅酸盐水泥高。当Ca(OH)2掺量达到碱矿渣水泥总量的30%时，其28d抗压强度较基准组提高约50%o这是中性钠盐碱矿渣砂浆的反应过程决定的。因为其主要参与反应的过程如下所示M相用I.钙质活性掺和料+H2-2OH-+Ca2+在水中，Na2SO4解体Na2SO4-*2Na+SO42-在形成的溶液中，发生如下的反应:2Na+SO42+2OH+Ca2+-2NaOH+CaS4ICa(OH)2和Cao在反应中都是直接提供OH-和Ca?+,水化反应更加迅速，矿渣反应程度更大，而普通硅酸盐水泥则需要通过水泥熟料水化之后，才能产生OH-和Ca?+,因此水化过程更加缓慢，导致其强度增长缓慢。与Ca(OH)2和CaO相比，同时期的抗压强度较低。不过，也正是因为这样的机理，以CaO和Ca(OH)2作为钙质活性掺和料的砂浆，水化反应激烈，导致工作性非常差，流动度均在15Omm以下，甚至CO3组都难以成型。见图5。因此Ca(OH)2和Cao并不适合代替普通硅酸盐水泥。(a)CO1(b)CO2(c)CO3(g)JZ图5中性钠盐碱矿渣砂浆拌合状态4结论根据本文试验研究结果，可以得出一下结论：(1)以Na2SO4作为碱激发剂的中性钠盐碱矿渣砂浆，当Na2SO4掺量范围为0%10%时，随着NazSCU掺量的增大，中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度逐渐增大。(2)在中性钠盐碱矿渣砂浆中掺入NaoH进行复合激发时，砂浆的抗压强度先减小后增大，因此Na2SO4和NaOH不适合复合激发。(3)在中性钠盐碱矿渣砂浆中掺入Na2SiO3进行复合激发时，砂浆的抗压强度随着Na2SiO3的掺量增大而增大，但是流动度随着Na2SiO3的掺量的增大而急剧减少。因此Na2SiO3的最佳掺量范围为2%-5%.(4)以CaO和Ca(OH)2作为钙质活性掺和料替代普通硅酸盐水泥，中性钠盐碱矿渣砂浆的抗压强度提高明显，但是流动度损失严重，甚至影响成型，因此CaO和Ca(OH)2不适合当做钙质活性掺和料。
