混凝土矿物增强改性剂与增强机理研究

摘要

近年来随着工业和建筑业的发展,我国工业生产部门排放的工业废渣如粉煤灰、粒化高炉矿渣、煤矸石等被越来越多地用于水泥混凝土中,这不仅减轻了环境污染和资源浪费,而且这些矿物掺合料还可以有效改善混凝土的性能。一般情况下,矿物掺合料尤其是粉煤灰的加入,将导致混凝土早期强度的降低。本文选择了粉煤灰、矿渣、硅灰作为矿物掺合料,进行了水泥胶砂实验、水泥净浆试验、混凝土强度试验及混凝土耐久性试验,对材料的复合效应进行了研究,讨论了利用粉煤灰、粒化高炉矿渣和少量硅灰制备混凝土增强改性剂的最佳配合比,以解决使用矿物掺合料后早期强度低的问题,并分析了相关作用机理。
　　 另外,每生产1吨水泥熟料要排放1吨CO2,随着世界各国节能减排的迫切要求,利用工业副产物取代水泥熟料生产无熟料水泥,已经成为工业发展一个重要趋势。因此,本文还对利用粒化高炉矿渣,通过添加氢氧化钙、碳酸钙、硬石膏、醋酸钙、甲酸钙等化学激发剂来生产性能较好的无熟料水泥的可行性进行了探讨。取得了以下研究结果:
　　 (1)粉煤灰、磨细矿渣和硅灰复合使用,能够发挥材料的互相补偿作用,制备的混凝土矿物增强改性剂的适宜掺量为20％,混凝土矿物增强改性剂中硅灰、粉煤灰与矿渣的最优比例为4:8:8。
　　 (2)混凝土矿物增强改性剂能够克服掺粉煤灰和矿渣引起的早期强度低的问题,并使后期强度不断提高,掺混凝土增强改性剂的混凝土7d强度与纯水泥混凝土的强度基本保持一致,28d和90d强度均要高于纯水泥混凝土强度。
　　 (3)混凝土矿物增强改性剂对混凝土抗冻性、耐氯离子侵蚀、抵抗硫酸盐侵蚀等耐久性能都有较好的改善作用。
　　 (4)采用氢氧化钙、碳酸钙、硬石膏、醋酸钙、甲酸钙等化学激发剂对矿渣进行活性激发制备无熟料水泥是可行的,该水泥中矿渣掺量高达80％,28d抗压强度达到了54.7MPa。