CN1102543C - 高强无熟料粉煤灰矿渣水泥 - Google Patents

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Abstract

高强无熟料粉煤灰矿渣水泥由30-60%的粉煤灰与70-40%的水淬矿渣及硅酸钠激发剂、碳酸盐和硝酸盐混合后的起缓凝作用的外加剂组成，其硅酸钠溶液的模数M＝1-1.5，密度1.1-1.3，其掺用量为3-6%；(以Na2O计)；外加剂掺用量是水淬矿渣用量的1-3%。应用该技术配制的水泥结构材料，其粉煤灰掺用量达60%，仍有525#以上水泥的抗压强度。

Description

高强无熟料粉煤灰矿渣水泥
本发明涉及一种高强无熟料粉煤灰矿渣水泥，属碱矿渣水泥制作方法类。
粉煤灰和冶金工业产生的矿渣(主要是指高炉矿渣、钢渣、镍渣、磷渣等)，是我国目前工业生产的主要“废渣”。我国是世界上头号产煤大国，据统计，1996年粉煤灰排放量已达1.4亿吨，1995年全国工业废渣为7.4亿吨，累积堆存量已达65亿吨。各类高炉矿渣、钢渣、镍渣、磷渣等固体废渣也有4亿吨左右。
多年来在国家利废政策的鼓励下，已有不少单位的科研人员，对上述两类废弃物的再生利用作了不少研究开发工作。相对于其它工业废渣，粉煤灰的利用率和利用水平都不高，主要用作填料，一般估计其整体利用率在30％左右。其目前已知的去向有三个：一是用于回填筑路等，用于这一用途的约占目前使用总量的40％；二是用于生产烧结粉煤灰砖制品，用于这一目的约占目前使用总量的35％；三是另有17％的粉煤主要用作替代砼中的细集料或部份代替水泥。对于冶金行业产生的各类矿渣，除有相当一部份回填堆放以外，还有部份和粉煤灰一样参予生产粉煤灰硅酸盐水泥和碱矿渣水泥。
利用粉煤灰生产硅酸盐水泥已有时日，但是目前一般的掺量不能超过15％，否则强度会显著下降，达不到水泥标号的标准要求；所以不能用于生产高标号水泥，因而影响了粉煤灰的消化前景。
对于高炉矿渣，钢渣的开发研究，国内尚在起步阶段，大部份技术仍停留在将矿渣、钢渣作为硅酸盐水泥生产中的掺加料。当然也有一部份研究成果将其作为生产快硬高强的碱矿渣水泥的主要原料，就目前国内已公开的碱矿渣水泥开发研究现状来看，它们可以分为两类：一是为了提高碱矿渣水泥的强度和控制缓凝时间，在其中掺入一定量的硅酸盐水泥熟料，其28天抗压强度在44～76Mpa左右，其中一些掺入一定量粉煤灰(最大25％)的碱矿渣水泥的28天抗压强度在44～46Mpa左右；第二类是没有掺加硅酸盐水泥熟料的碱矿渣水泥，其28天抗压强度在45～86Mpa左右，部份掺入一定量粉煤灰以后的碱矿渣水泥，其28天抗压强度在45Mpa左右。
本发明的目的：不仅在于提供一种早强、高强、耐化学腐蚀、抗渗性能好、水化热低、抗冻性能强的混凝土建筑结构材料；而且还希望其能更充分利用目前已造成积压污染的粉煤灰和工业炉渣、矿渣；尤其是扩大粉煤灰的掺用量，既为消除环境污染、提高资源利用率、提供切实有效的方案；同是又可广泛用于道路工程、环卫工程、水坝涵洞以及修补、防渗工程等。
以上发明目的由以下技术方案来实现：
这种高强无熟料粉煤灰矿渣水泥，由粉煤灰、水淬矿渣、激发剂和外加剂组成，其特征在于：
A、所述的粉煤灰掺用量是粉煤灰与矿渣总量的40～70％；所掺用的水淬矿渣是粉煤灰与矿渣总量的60～30％；
B、所用的激发剂是硅酸钠溶液，且应将硅酸钠溶液的模数M调整到1～1.5之间；其掺用量为3～6％(以Na2O计)；
C、所用的外加剂是起缓凝作用的碳酸盐和硝酸盐的混合物，其加入量应是水淬矿渣用量的1～3％。
依据以上技术方案配制的这种高强无熟料粉煤灰矿渣水泥，与目前已公开的同类技术相比，具有以下优点：在保证可用抗压强度下其粉煤灰的掺用量可达60～70％；用该高强碱矿渣胶凝材料制成的砂浆和砼结构十分致密，其抗渗性能可以达到4Mpa以上；其胶砂试块的磨损量为每平方米0.37Kg。
以下给出实施例，并结合实施例进一步阐述本发明。
本发明所用的矿渣主要是水淬高炉矿渣，对于所用的水淬矿渣应满足以下三个条件：1、碱性系数＞0.8；2、活性系数＞0.28，3、质量系数＞1.60。对于不符合上述三条件的矿渣务必要进行材料配制，使之符合条件，此外，必须对选用的矿渣进行粉磨，使其细度达到0.08mm，筛余量＜6％。所选用的粉煤灰应达到国家规定的二级粉标准。
本发明选用的激发剂为硅酸钠(含有水份和少量杂质)对于适用的硅酸钠其模数有一个特定要求，即模数：M＝SiO2/Na2O×1.032，要将模数调控在1～1.5之间(1≤M<1.5>；在实际使用中要将该模数的硅酸钠溶液的密度调至1.1～1.3之间，在实际应用中的掺入量为3～6％(以Na2O计)。
所用的起缓凝作用的外加剂是硅酸盐和硝酸盐的混合物，其掺用量是水淬矿渣用量的3％以下；掺入量越少缓凝时间越短，掺入量越多缓凝时间则越长，必要时可依工程需要的早期强度而定。
以下给出实施本发明的六个实施例。
一、配件胶砂件的组成及性能：
实施例                  组成物         抗折强度(Mpa)          抗压强度(Mpa)
  粉煤灰   水淬矿渣   激发剂溶液   外加剂   1天   3天     28天   1天   3天   28天
 1   40％   60％   230ml   1％   5.5   5.65     7.3   34.4   57.8   94.9
 2   50％   50％   230ml   1％   4.8   5.87     8.4   29.0   50.3   87.3
 3   60％   40％   230ml   1.2％   3.27   4.37     6.5   17.3   20.6   56.4
二、配制砼构件的组成及性能：
实施例                       组成物           抗压强度(Mpa)
   粉煤灰   水淬矿渣   激发剂溶液     外加剂     1天     3天     28天
4    30％     70％     230ml     1％     30.7     52.8     72
5 40％ 60％ 230ml 1.2％ 35.4 52.4 62.1
6 50％ 50％ 230ml 1％ 28.4 53.7 75.9
7    60％     40％     230ml     1％     22.8     46.1     60.2

Claims (1)

1、一种高强无熟料粉煤灰矿渣水泥，由粉煤灰、水淬矿渣、激发剂和外加剂组成，其特征在于：
A、所述的粉煤灰掺用量是粉煤灰与水淬矿渣总量的30-60％；所掺用的水淬矿渣是粉煤灰与矿渣总量的70-40％；
B、所用的激发剂是硅酸钠溶液，且应将该硅酸钠溶液的模数M调整到1-1.5之间；
C、所述的外加剂是起缓凝作用的碳酸盐和硝酸盐的混合物，其加入量应是水淬矿渣用量的1-3％。
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