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凡天然的及人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质原料,磨成细粉加水后并不硬化,但与石灰混合后再加水拌和,则不但能在空气中硬化,而且能在水中继续硬化者称为火山灰质混合材。
火山灰质混合材可分为天然的和人工的两类。
1、天然火山灰质混合材可分为火山生成的和沉积生成的两种。火山生成的主要有火山灰、火山凝灰岩、浮石等;沉积生成的主要有硅藻土、硅藻石及蛋白石等,这些物质不论其名称如何,化学成分都相似, 含有大量的酸性氧化物, SiO2 A12O3含量占75%~85% ,甚至更高,而CaO和Fe2O3含量都较低。
2、人工火山灰质混合材主要有烧粘土、活性硅质渣、粉煤灰和烧页岩等,这类混合材以粘土煅烧分解形成可溶性无定形SiO2和A12O3为主要活性成分。
粉煤灰属于具有一定活性的火山灰质混合材,它是燃煤发电厂电收尘器收集的细灰。由于它是比较大宗的工业废渣,且在颗粒形态和性能方面与其他火山灰质混合材有所不同,因此单独列出加以介绍。
水泥中常用的活性混合材有:
1、粒化高炉矿渣 是炼铁高炉的熔融矿渣经水淬急冷形成的疏松的颗粒,其粒径为0.5mm~5rnm。水淬粒化高炉矿渣物相组成大部分为玻璃体,具有较高的化学潜能,故在激发剂的作用下具有水硬性。
高炉矿渣的化学成分主要为CaO、Al2O3、SiO2,其含量一般达90%以上,另外还有MgO、MnO、Fe2O3、CaS、FeS及TiO2等。
2、粉煤灰 主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,根据其CaO成份的高低可分为低钙粉煤灰和高钙粉煤灰。低钙粉煤灰的CaO含量低于 10% ,一般是无烟煤燃烧所得的副产品;高钙粉煤灰的CaO含量典型的可达15%~30%,通常是褐煤和次烟煤燃烧所得的副产品。与低钙粉煤灰相比,高钙粉煤灰通常活性较高,因为它所含的钙绝大部分是以活性结晶化合物形式存在的,如: ~A, C S,此外其所含的钙离子量使铝硅玻璃的活性得到增强。不论是高钙粉煤灰还是低钙粉煤灰,都大约含有60% ~85%玻璃体,以及结晶化合物10% ~30%和5%左右的未燃尽碳。大部分的粉煤灰颗粒为实心玻璃球状, 有的为空心球。
活性混合材指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。一种矿物材料,磨细成粉,与石灰和石膏拌合在一起并加水后,在常温下能生成具有胶凝性的水化产物,既能在水中硬化又能在空气中硬化,此类物质,如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰,均属于活性混合材。
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煤矸石掺加低品位石灰石煅烧高活性混合材的研究
将未燃煤矸石掺加低品位石灰石后,在1100℃和1200℃下进行了煅烧试验。煅烧后的改性煤矸石有C2S、C3A等胶凝矿物形成,胶凝活性提高。用作水泥混合材时,活性指数可达89%。将掺加20%石灰石的煤矸石在1200℃下煅烧,应用水泥熟料煅烧热效应计算,该种改性煤矸石的理论热耗为310kJ/kg,仅为水泥熟料理论热耗的16%。
大掺量混合材复合水泥活性激发技术研究
研究了在混磨工艺下,掺不同种类激发剂对大掺量混合材复合水泥强度发展的影响。结果表明:纯碱、烧碱、明矾石、元明粉单掺或混掺时均使大掺量混合材复合水泥的凝结时间明显缩短,标准稠度用水量增大。各种激发剂对大掺量复合水泥的增强效果主要表现在早期,对水泥后期强度影响较小。
活性混合材料的种类如表所示。
各种混凝土工程适用的混合材料如表6—70所示。
活性混合材料是矿物质材料(天然或人工),经粉磨加水后,本身不硬化或硬化很慢,但与其它胶凝材料(石灰、水泥)搅成胶泥状态后,不但能在空气中硬化,而且能在水中继续硬化,并且有一定的强度,这类物质即称为活性混合材料,
活性混合材料一般具有火山灰性或潜在的水硬性,以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质。火山灰性,其意是指一种材料磨成细粉,单独不具有水硬性,但在常温下与石灰一起和水后能形成具有水硬性的化合物的性能;而潜在水硬性是指材料单独存在时基本无水硬性,但在某些激发剂(如石灰、熟料、石膏等)的激发作用下,可呈现水硬性。
活性混合材料的工作特性:它们与水调和后,本身不会硬化或硬化极为缓慢,强度很低。但在氢氧化钙溶液中,就会发生显著的水化,而且在饱和氢氧化钙溶液中水化更快。