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矿粉在混凝土中的效用是什么

来源:www.qdminghao.cn 发布时间:2021年02月07日

又称“粒化高炉渣微粉”,是粒化高炉炉渣经干燥后,粉磨达到一定细度的粉末,在粉磨过程中还可加入适量的石膏和磨料。


铁粉的主要原料是矿渣,它是钢铁冶炼厂生产生铁过程中产生的废渣。除铁矿石和燃料(焦炭)外,在高炉炼铁过程中,为了降低冶炼温度,还需要加入适当数量的石灰石和白云石作为助熔剂,这些石灰石和白云石在高炉中分解生成氧化钙和氧化镁等成分,与铁矿石中的废渣和焦炭中的碳灰溶解,产生以硅酸盐和硅铝酸盐为主的熔融物,浮在铁水表面,定期从排渣口排出,经空气或水急冷处理后,形成颗粒状颗粒。

未淬火冷却的渣体,其矿物形态为稳定的结晶型,除少部分C2S具有一定活性外,其他矿物基本无活性。冷却后的矿渣,由于液相粘度在短时间内迅速增加,阻碍了晶体的生长,形成玻璃态结构,使矿渣处于不稳定状态,具有较大的潜在化学能量。随着出渣温度的升高,冷却速度加快,矿渣玻璃化程度提高,矿渣潜在化学能变大,活性也变大,因此,经水淬后的高炉矿渣的反应性比未经过水淬的矿渣高。


炼钢生产过程中的炉渣化学成分有较大差异,但主要成分包括:


一、氧化钙CaO:氧化钙是一种碱性氧化物,是炉渣的主要成分,一般占百分之40左右。将其在炉渣中转化为活性矿物,如:硅酸二钙。氧化钙是矿渣中主要的活性成分,其含量越高,矿粉的活性越大。


二氧化铝Al2O3:氧化铝是一种酸性氧化物,是炉渣中较好的活性成分,它在炉渣中形成矿物,如铝酸盐或铝硅酸钙,在熔融状态下形成玻璃体。氧化铝含量一般在百分之5-百分之15之间,有的高达百分之30;氧化铝含量越高,矿粉的活性越大。


三、硅氧烷:硅氧烷是一种微酸性氧化物,在矿粉中含量较高,一般在百分之30-百分之40之间。过多的白炭黑,会形成低活性的低钙矿物,甚至还有游离白炭黑等,使白炭黑活性降低。


四、镁砂MgO:镁砂的活性低于氧化钙,其含量波动在百分之1-百分之18之间,在矿粉中为稳定的化合物或玻璃体,不会产生安定性不良现象。氧化镁能增加熔融矿物的流动性,改善渣粒质量,提高矿渣的活性,因此,氧化镁通常被视为矿粉的活性成分。

五、其他元素在炉渣中含量较少,主要有氧化亚锰、硫磺、氧化钛、氧化铁、氧化亚铁等。除氧化铁和氧化亚铁对混凝土不产生影响外,其它三种成分都会对混凝土产生危害。
矿物粉配制混凝土可提高或改善混凝土的综合性能,其机理在于矿物粉配制混凝土具有微骨料效应、微晶核效应、火山灰效应等,并可提高混凝土的抗渗、降水热和防止温度裂缝。


一、是微集料效应。

可以将混凝土看作一个连续级配的颗粒堆积系统,粗骨料的间隙用细骨料填充,细骨料用水泥颗粒填充,而水泥颗粒之间的间隙用细骨料填充。矿粉细度比水泥颗粒细,在部分水泥被取代后,这些小颗粒被填充在水泥颗粒之间的空隙中,使凝胶材料具有更好的级配,从而形成致密的填充结构。可以减少标准稠度下的用水量,在保持相同的用水量时又可以增加流度,从而提高操作的通用性。充填作用的另一个好处是增加粘聚度,防止泌水离析,并提高可泵性。


二、是微晶核效应。

尽管矿粉的胶凝性能比硅酸盐水泥稍弱,但它为水泥水化体系提供了微晶核,从而加快了水泥水化反应过程,为水化产物提供了充足的空间,提高了水泥水化产物分布的均匀性,使水泥石结构更加致密,使混凝土具有更好的力学性能。


三、是火山灰的影响。

矿粉掺入混凝土中,在混凝土内部碱性环境下,矿粉吸收水泥水化后形成的Ca(OH)2,并能促进水泥进一步水化,生成对混凝土有利的CSH凝胶,使Ca(OH)2的晶粒变小,改善混凝土的微观结构,使水泥浆体的孔隙率明显降低,增强骨料微观界面的粘结力,使混凝土的物理力学性能大大提高。


四、是提高抗渗能力。

将矿粉掺入混凝土中后,由于取代了部分水泥,使混凝土的侵蚀内因减少,同时将矿粉均匀地分散到水泥浆体中,形成水化产物的核心。掺入矿粉的混凝土可吸收部分Ca(OH)2,引起二次水化反应,水化产物进一步填满结构的孔隙,使结构的密实度和抗渗透性能得到改善。
五、降低水化热,防止温升开裂。

水化初期,放热集中,会造成水泥坍落度损失。加入矿粉后,因其本身不能直接水化,只能在水泥碱性条件下进行二次水化。从而延缓水化放热,使初始坍落度保持时间能够延长一些,减少温升引起的温度裂缝。


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