水泥掺量对碱激发水泥—矿渣复合粉料强度的影响

何苗

摘 要：文章主要研究水泥掺量对碱激发水泥-矿渣复合粉料强度的影响。通过变换水泥掺量来分析其强度变化规律。研究结果表明，在矿渣中加入少量的水泥，强度随水泥掺量的增多而降低。在水泥组分增加到20%时，强度有增高的趋势，并且矿渣的最大掺量应控制在80%以下。

关键词：胶凝材料；水泥；矿渣

概述

碱激发硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料。然而硅酸盐水泥的生产会产生诸多缺点：一方面能源消耗量大，这些不可再生的矿物资源的持续性大量消耗将对人类社会产生重大的影响；另一方面，在水泥生产过程中，因石灰石分解和燃料燃烧释放出大量的CO2，以及SO2，NOx等有毒气体，导致严重的环境污染。因此，研究胶凝材料制备的新原理，加强工业废渣的利用研究，是一项既具有科学意义，又具有实际意义的工作。[1]碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料，它的抗壓、抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、抗碳化等性能均优于普通硅酸盐水泥。另外，碱激发胶凝材料制备工艺简单、无需烧制、能耗低、成本低、市场广，是21世纪极具发展潜力的一种胶凝材料。[2]这类材料多以铝硅酸盐类矿物为主要原材料。许多工业固体废弃物如：矿渣、钢渣、粉煤灰和煤矸石等，主要矿物成分均为硅酸盐或铝硅酸盐类。因此，这些工业固体废弃物均可作为制备碱激发胶凝材料的主要原材料，这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。碱激发胶凝材料研究开发正是基于上述原因而兴起。本文主要研究水泥掺量对碱激发水泥-矿渣复合粉料强度的影响。

1 原材料、试验器材

采用的实验器材主要有：XJ202-A行星水泥胶砂搅拌机、KJZ-500型电动抗折试验机、WAY-300电子液压式压力试验机。

原材料主要有：矿渣（鞍钢，质量系数：K=1.62，碱度系数Mo=1.33>l，活度系数Mn=0.292）、氢氧化钠（分析纯）、天然二水石膏。

2 试验结果和讨论

2.1 水泥的掺量对水泥-矿渣复合胶凝材料的影响

改变水泥的掺量，0%，10%，20%，30%，40%，即改变水泥和矿渣的配比，以NaOH为激发剂，掺量为10%，石膏作缓凝剂为10%，测3、7d的抗折、抗压强度。

由表1可以看出，无论是在标准还是非标准湿度条件下，在矿渣中加入少量的水泥，强度随水泥掺量的增多而降低。在水泥组分增加到20%时，强度有增高的趋势。作为一类重要的多组分碱激发胶凝材料，碱激发水泥矿渣体系具有许多潜在的优势。碱激发胶凝材料的开发是建材行业可持续发展和构建循环经济体系的一个重要内容和必然选择。

2.2 水泥-矿渣最佳配比分析

通过上述对比性实验结果，选取最优配比方案如下：石膏掺量6%，NaOH作激发剂掺量为10%，采用80℃养护箱进行热激发，测其24h胶砂强度，进一步分析水泥掺量对水泥-矿渣复合粉料力学性能的影响，得出水泥-矿渣最佳配比。

实验结果表明，随着矿渣掺加比例的加大，水泥强度下降。掺加比例大于80%时，强度下降幅度明显。所以矿渣的最大掺加量以小于等于80%为宜。也就是说，在高炉矿渣水泥中矿渣的比例可达到80%，在用硅酸盐水泥配制混凝土时矿渣粉的掺加量也可以达到80%。

3 结束语

在矿渣中加入少量的水泥，强度随水泥掺量的增多而降低。在水泥组分增加到20%时，强度有增高的趋势，并且矿渣的最大掺量应控制在80%以下。

参考文献

[1]郑娟荣.地聚物材料的研究进展建筑石膏与胶凝材料，2002，（4）：11-12.

[2]窦林萍.高掺量碱激发矿渣水泥的研究[J].山西建筑，2003，（7）：56-61.