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          礦物超細粉的應用與前景

          產品資訊:2010-10-24

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          1 粉煤灰超細粉

                我們通常所指的粉煤灰是指燃煤電廠中磨細煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出被收塵器收集的物質。粉煤灰屬人工火山灰質材料,用來做混凝土的摻和料不僅可以節約水泥,更重要的是改善了混凝土的性能。粉煤灰在混凝土中有三種效應:形態效應、活性效應和微集料效應。

                粉煤灰的形態效應是指粉煤灰粉料由其顆粒的外觀形貌、內部結構、表面性質和顆粒級配等物理性狀所產生的效應。在粉煤灰中含有較多細小球形顆粒,摻入混凝土后能夠起到類似滾珠軸承的作用,從而起到減水作用。

                粉煤灰的活性效應是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產生的化學效應,即火山灰反應。粉煤灰摻入水泥,其活性SiO2和Al 2O3 能分別與水泥水化過程析出的Ca(OH) 2 發生反應,生成類似于水泥水化產物的低鈣型水化硅酸鈣凝膠體和水化鋁酸鈣,而表現出化學活性。

                粉煤灰的微集料反應是指粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥漿內,填充孔隙和毛細孔,改善混凝土孔結構和增大密實度的特性。

                在高性能混凝土中摻入粉煤灰,首先可從量上取代部分水泥,減少膠凝材料總量中水泥的用量,同時由于粉煤灰的二次反應取決于水泥水化產生的Ca(OH)2 的激發,水化速度遠遠低于水泥熟料,這種特性可以有效延緩拌和物的凝結速度和降低水化熱。另外,摻入混凝土中的粉煤灰能有效地提高混凝土的和易性能,同時粉煤灰固有的形態效應也能有效改善水泥與外加劑的相容性。

                粉煤灰可改善混凝土的某些性能,如降低水化熱、提高耐硫酸鹽侵蝕能力、抑制堿-集料反應等等。但是,粉煤灰對混凝土的抗碳化性能和抗凍融能力卻有不良影響。

          2 水淬礦渣超細粉

                高爐礦渣是煉鐵高爐排出的熔融礦渣迅速水淬冷卻而成的。它疏松多孔,玻璃體含量在85 % 以上,玻璃體具有較高的自由焓,所以具有很高的反應活性。在水泥和石灰等激發劑作用下,具有很高的膠凝性。

                礦渣超細粉取代混凝土中的部分水泥后,可以降低混凝土單位用水量,提高混凝土的強度與耐久性。礦渣微粉作混凝土的摻和料,具有比粉煤灰更高的活性,而且品質及均勻性更易保證摻入混凝土中不僅可以節約水泥,降低膠凝材料水化熱,而且可以改善混凝土的絕熱溫升,使混凝土的結構更密實,提高抗滲性及抗海水、酸及硫酸鹽等的化學侵蝕能力,具有抑制堿—集料反應的效果等。 礦渣微粉的來源廣,價格適中,替代水泥量大,后期強度較高。但其易磨性較差,用現有水泥廠球磨機生產高比表面積礦渣微粉有一定難度,因而價格較粉煤灰貴。摻磨細礦渣對提高混凝土早期強度的效果優于粉煤灰,細度越高,效果越佳,但成本也越高。

          3 硅粉

          硅粉是電爐法生產硅鐵合金所排放的煙道灰,SiO2含量大于90 %,平均粒徑為0. 1~0. 2μm,比表面積高達2 000 cm2/ g,借助摻入效能高減水劑和強力攪拌作用,可以填充水泥或其他摻和料的間隙,并且具有很高的活性,在各種摻和料中對混凝土的增強作用較為顯著,是國際上制備超高強混凝土通用的摻和料。但是,硅粉的水化作用快,不能降低混凝土水化熱,需水量也稍大,且極易飛揚,給運輸、拌和等操作帶來不便,同時價格又偏高。出于經濟方面的考慮,一般混凝土強度等級低于C80 時,都不考慮摻用硅粉。

          4 粉煤灰和礦渣雙摻

          優質粉煤灰和礦渣超細粉在混凝土中使用有各自的優缺點。相對而言,摻粉煤灰的混凝土早期性能比較差,混凝土的早期強度較低;而摻礦渣超細粉的混凝土早期強度較高,但礦渣超細粉的摻量較低時,起不到降低水化熱和溫升的作用,而且礦渣微粉的減水作用不如粉煤灰。若在混凝土中同時摻用粉煤灰和礦渣微粉,通過正交試驗達到礦渣與粉煤灰的復合化,充分發揮各組分的超疊加效應,比單摻粉煤灰或單摻礦渣微粉具有更好的效果。

          4. 1 復合增強機理

          混凝土中的水泥水化時產生相當數量的Ca(OH)2 晶體,由于Ca(OH)2具有可溶性,在硬化混凝土中Ca(OH)2的分布是極不均勻的,從骨料與膠結料之間的界面看,在界面過渡層的一定區域內Ca(OH)2富集及定向排列,與其他部分的水泥石相比,是一種多孔質的結構,強度很低。

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