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矿渣经微细粉磨后具有很高活性
发布时间:2013-06-26
  矿渣经微细粉磨后具有很高活性,已被广泛用作混凝土的矿物外加剂。矿渣微粉的比表面积高,早期水化加快,有利于混凝土早期强度的提高;同时矿渣又有微集料的作用,可提高混凝土的耐久性。国内对水泥助磨剂有大量的研究,但矿渣助磨剂不同于水泥助磨剂,新型高效的矿渣助磨剂需求迫切。我们对此进行了试验研究。
1试验原料
选用辽宁省鞍山市鞍山钢铁公司的矿渣磨细后作为合成地聚合物的另一种主要原料。粒化高炉矿渣是钢材生产过程中排放的废弃物,表l是对该矿渣的成分分析。选用冀东水泥厂生产的42.5级水泥熟料。
表1  矿渣的化学成分
成分
SiO2
A12O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
TiO2
MnO
R2O
含量(%)
37.50
11.81
0.42
42.17
7.03
0.10
0.32
0.10
0.40
 
2 不掺加助磨组分矿渣粉磨
采用实验室标准球磨机(Φ500mm×500mm),每次取5kg粒状高炉水淬矿渣,分别连续粉磨25min、45min、lh,测试其水泥标准筛筛余和比表面积(见表2)。
表2 纯矿渣粉磨试验
助磨剂种类
掺量
粉磨时间
0.08mm筛余(%)
比表面积(m2/kg)
空白
-
25min
21.4
215
40min
10.2
275
1h
6.1
329
 
   根据表2试验结果可知,矿渣由于自身质地较为坚硬,所以其粉磨效果不佳,要想获得较理想细度的矿粉,粉磨时间较长(1h)。因此,费时费力,且能耗较大。
3 掺加助磨组分矿渣粉磨研究
在了解了助磨剂的助磨机理后,本研究设计了5种三乙醇胺系复合助磨剂分别在不同掺量(0.01%~0.04%)、相同粉磨条件下对矿渣的粉磨,并与未加助磨剂和加单一三乙醇胺助磨剂的样品进行了比较。实验结果见表3。
表3 掺不同助磨剂矿渣粉磨试验结果
助磨剂种类
掺量
(%)
粉磨时间
(min)
0.08mm筛余
(%)
比表面积
(m2/kg)
三乙醇胺
0.01
25
21.0
179
0.02
25
15.7
225
0.03
25
15.7
227
0.04
25
15.5
229
三乙醇胺+A
(氯盐类)
0.01
25
18.5
210
0.02
25
18.4
215
0.03
25
18.3
215
0.04
25
17.7
218
三乙醇胺+B
(多聚磷酸盐)
0.01
25
17.4
211
0.02
25
17.1
217
0.03
25
16.6
220
0.04
25
16.5
220
三乙醇胺+C
(硬脂酸类)
0.01
25
15.9
223
0.02
25
12.7
243
0.03
25
9.9
279
0.04
25
9.1
289
三乙醇胺+D
(有机醇类
和磷酸盐复合)
0.01
25
12.3
254
0.02
25
10.8
277
0.03
25
9.0
287
0.04
25
5.3
335
三乙醇胺+E
(聚羧酸盐和有
机醇复合)
0.01
25
12.9
249
0.02
25
7.7
305
0.03
25
6.1
330
0.04
25
6.7
315
   
   
   可以看出加入三乙醇胺的试样随掺量的增加助磨效果逐渐提高。和不掺加助磨组分试验相比,相同粉磨时间内有一定助磨效果。但在试验掺量条件下,相对于空白样品提高作用不大。而三乙醇胺+A和三乙醇胺+B试样试验结果也不理想,甚至在一定掺量内助磨效果不如单掺三乙醇胺。但根据其他试验及相关论文介绍,这两种助磨剂对水泥的助磨效果较佳,特别是对28d强度有较大幅度的提高。这证明了对水泥有效的助磨剂对矿渣不一定有效。三乙醇胺+C、三乙醇胺+D、三乙醇胺+E试验助磨效果较明显,比单掺三乙醇胺试样助磨效果有大幅度提高,其中三乙醇胺+D掺0.04%试样(比同粉磨时间下空白试验的比表面积提高了55.8%)和三乙醇胺+E掺0.03%试样(比同粉磨时间下空白试验的比表面积提高了53.4%)粉磨效果达到甚至超过了空白试验粉磨1h的试验结果。而三乙醇胺+C在各掺量下对矿渣的助磨效果显然不及三乙醇胺+D和三乙醇胺+E好。这是由于其有效助磨分子在粉磨过程中吸附于固体颗粒表面上。产生列宾捷尔效应:颗粒上原有的裂缝在吸附表面活性剂分子并形成吸附层后更容易扩展,防止裂缝的愈合;同时助磨剂吸附在颗粒表面上能平衡因粉碎而产生的不饱和价键,防止颗粒再度聚结,从而加剧了粉碎过程的进行。
   总之,三乙醇胺和有机醇类、磷酸盐复合,三乙醇胺和聚羧酸盐、有机醇复合后对矿渣的助磨效果最佳。其中三乙醇胺和有机醇类、磷酸盐复合后随掺量增加对矿渣的助磨效果逐渐增加,在掺量为0.04%时,25min粉磨获得矿粉比表面积为335m2/kg,水泥标准筛筛余为5.3%;三乙醇胺和聚羧酸盐、有机醇复合后随掺量增加对矿渣的助磨效果先增加后降低,在掺量为0.03%时,25min粉磨获得矿粉比表面积为330m2/kg。水泥标准筛筛余为6.1%。
4 掺助磨剂水泥熟料和矿渣粉磨研究
   研究掺入不同助磨剂后对矿渣-水泥净浆体系的影响。以(质量百分比)50%矿渣+50%硅酸盐水泥混合,再按照上述所获得的最佳掺量掺加各助磨剂共同粉磨25min后,取样参照国家标准进行细度、净浆标准稠度用水量、凝结时间、3d和28d水泥胶砂试验抗折强度及抗压强度测定,结果见表4、5。
表4 细度、净浆标准稠度用水量、凝结时间结果
助磨剂
种类
掺量
(%)
0.08mm
筛余
(%)
比表
面积
(m2/kg)
标准稠度
需水量
(%)
初凝
时间
(min)
终凝
时间
(min)
空白
-
5.7
375
25.7
75
240
三乙醇胺
0.04
4.2
435
29.6
90
270
三乙醇胺+A
0.04
4.4
428
29.2
80
230
三乙醇胺+B
0.04
4.3
430
28.2
95
280
三乙醇胺+C
0.04
4.1
451
28.4
95
290
三乙醇胺+D
0.04
3.3
476
28.9
115
320
三乙醇胺+E
0.03
3.3
471
26.6
125
340
 
表5  3d和28d抗折强度及抗压强度结果
助磨剂种类
掺量
(%)
强度
3d抗折
(MPa)
3d抗压
(MPa)
28d抗折
(MPa)
28d抗压
(MPa)
空白
-
5.3
21.3
8.0
46.2
三乙醇胺
0.04
5.3
22.3
8.2
47.9
三乙醇胺+A
0.04
6.1
24.7
8.4
50.7
三乙醇胺+B
0.04
5.4
22.7
8.5
51.9
三乙醇胺+C
0.04
5.2
21.9
8.3
48.1
三乙醇胺+D
0.04
5.9
23.1
8.7
53.6
三乙醇胺+E
0.03
5.9
23.0
8.5
52.3
 
 
   从试验结果可以看出,各种助磨剂对水泥熟料和矿渣体系都具有一定的助磨效果。特别是三乙醇胺+D和三乙醇胺+E两种助磨剂对体系的助磨效果最佳分别达到比表面积476 m2/kg和47lm2/kg。
   掺加各助磨剂后水泥净浆标准稠度需水量与空白试验相比,都有了一定的提高,这是由于水泥细度提高了。其中三乙醇胺+E试样的标准稠度需水量增量较小,这是由于E中含有聚羧酸盐等高效减水组分,而三乙醇胺本身就是表面活性剂,在矿渣-水泥体系中加入水后即可离解成相应的离子,它们可以吸附到熟料颗粒表面那些由于离子或离子基团的溶出而呈电性的地方,从而减少了熟料颗粒由于电性相吸而产生的絮凝结构,即起到了减水效果的原因。
   掺加各助磨剂后水泥的凝结时间不论初凝还是终凝都有所延长,这是由于助磨剂中含有缓凝组分如磷酸盐等的原因。三乙醇胺+A试样比单掺三乙醇胺试样的凝结时间略短,这是由于A中含有氯盐的原因。
   掺加各助磨剂后水泥胶砂试件的3d、28d抗折强度和抗压强度和空白试验相比都有所提高。除三乙醇胺对强度有增强作用外,其中三乙醇胺+A试样主要是含有氯盐,早强的原因:三乙醇胺+B试样、三乙醇胺+D试样主要是磷酸盐对强度又提升效果,三乙醇胺+C试样是由于硬脂酸的原因,而三乙醇胺+E试样则主要是聚羧酸盐的增强作用。
   总之,本实验中各掺量下,助磨剂对水泥熟料和矿渣体系的助磨效果较好。特别是三乙醇胺和有机醇类、磷酸盐复合,三乙醇胺和聚羧酸盐、有机醇复合后的助磨效果最佳。其中三乙醇胺和有机醇类、磷酸盐复合后在掺量为0.04%时,25min粉磨获得比表面积为476 m2/kg,28d抗压强度达53.6MPa;三乙醇胺和聚羧酸盐、有机醇复合后,在掺量为0.03%时,25min粉磨获得矿粉比表面积为471 m2/kg,28d抗压强度达52.3MPa。且两者对水泥的标准稠度需水量和凝结时间的影响不大,优博娱乐平台_优博娱乐老虎机_优博娱乐:符合国家标准规定。
 
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