堿礦渣膠凝材料的發(fā)展現(xiàn)狀

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1、題目：堿激發(fā)礦渣膠凝材料的研究現(xiàn)狀姓名：孫延磊專業(yè)：材料工程學(xué)號(hào)：1324251429堿激發(fā)礦渣膠凝材料的研究現(xiàn)狀材料工程，孫延磊，1324251429一、堿礦渣膠凝材料的研究背景在當(dāng)今時(shí)代的膠凝材料的發(fā)展中，資源消耗、CO2排放和耐久性不良是普通硅酸鹽水泥行業(yè)面臨的三大問(wèn)題。解決這些問(wèn)題的最佳途徑是走生態(tài)化膠凝材料的道路,這也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。堿激發(fā)礦渣膠凝材料跟傳統(tǒng)水泥相比，具有較高的強(qiáng)度，較低的水化熱，以及較好的快硬性、抗腐蝕性，抗凍性、護(hù)筋性等優(yōu)異的性能，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資少，能耗低，污染小、礦渣的利用率高等優(yōu)點(diǎn)，目前成為膠凝材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。實(shí)踐證明,

2、利用礦渣和粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物通過(guò)堿激發(fā)作用可以制備具有高強(qiáng)、快硬、耐候性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)的膠凝材料。由于這種膠凝材料是以固體廢棄物為原料,對(duì)環(huán)境無(wú)副作用,因此屬于生態(tài)型膠凝材料。礦渣的摻入已經(jīng)逐漸成為生產(chǎn)膠凝材料的主要方式，礦渣能優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B性能，降低氯離子擴(kuò)散速度，減少體系內(nèi)Ca(OH)2，抑制堿集料反應(yīng)，提高抗硫酸鹽腐蝕能力，使混凝土耐久性得到較高改善。除此之外，這種做法也極大地節(jié)約了能源，加強(qiáng)了能源的循環(huán)再利用。二、堿礦渣膠凝材料的定義及水化機(jī)理堿激發(fā)膠凝材料是堿礦渣膠凝材料是以礦渣粉與水玻璃、NaOH等堿激發(fā)劑為主要原料,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到的一種新型膠凝材料。如果在工

3、業(yè)制備上通俗的講就是就是由堿金屬化合物和工業(yè)廢渣（如?；郀t礦渣或電爐磷渣）共同粉磨，或是將磨細(xì)渣用堿金屬化合物的溶液來(lái)調(diào)制所得的水硬性膠凝材料。堿礦渣膠凝材料的水化與硅酸鹽水泥一樣可根據(jù)水化放熱曲線把水化過(guò)程分為五個(gè)階段：初始水化期，誘導(dǎo)期，加速期，衰減期和緩慢期。三、堿礦渣膠凝材料的性能及應(yīng)用堿礦渣膠凝材料是一種性能優(yōu)良的新型建筑膠凝材料，具有很多優(yōu)秀的性能：(1)早強(qiáng)快硬和高強(qiáng)度；(2)低需水性；(3)良好的抗?jié)B性；(4)低水化熱；(5)高抗橙蝕性及抗凍性；(6)優(yōu)良的護(hù)筋性；(7)優(yōu)越的負(fù)溫硬化性能。此外堿礦渣膠凝材料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少,能耗低,且可以有效的利用工業(yè)廢渣。

4、其性能的評(píng)定很多依靠堿性系數(shù)，質(zhì)量系數(shù)和活性系數(shù)三個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)定的。四、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀80年代中期以來(lái),國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了堿礦渣膠凝材料研究和應(yīng)用的高潮。我國(guó)的鐘白茜和楊南如研究了礦渣在水玻瑞的作用下,其結(jié)構(gòu)中[SO4]2-的變化,礦渣中的OH-作用的時(shí)候，是一個(gè)與[SO4]2-陰離子解聚一聚合的過(guò)程,總的是[SO4]2-單體量減少,高聚物的量增多,雙聚體及其它低聚物列有從單體聚合、多聚體解聚生成以及自身又解聚的兩重反應(yīng)。國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀法國(guó)的Davidovits自1976年申請(qǐng)一項(xiàng)美國(guó)專利以來(lái),在英、法、歐洲等國(guó)已獲專利30余項(xiàng),內(nèi)容廣及混凝土、耐火材料、涂料、堿品種以及其它建筑材

5、料等。并已成功地用于預(yù)制構(gòu)件、砌塊以及現(xiàn)場(chǎng)澆筑的民用和工業(yè)建筑、海港工程、道路工程、軍事工程等,這些工程經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)均效果良好。五、堿礦渣膠凝材料的幾方面性能1、堿礦渣膠凝材料的耐高溫性有關(guān)學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，堿礦渣膠凝材料在600~800oC的溫度區(qū)間內(nèi)開(kāi)始發(fā)生固相反應(yīng),生成鎂黃長(zhǎng)石,物相組成由非晶體相轉(zhuǎn)變?yōu)榫w相,堿礦渣膠凝材料結(jié)構(gòu)有較多裂縫出現(xiàn)；800~1200oC的溫度區(qū)間內(nèi)，沒(méi)有新物質(zhì)生成。相同水灰質(zhì)量比的堿礦渣膠凝材料的耐高溫性能優(yōu)于由普通硅酸鹽水泥制備的水泥石；堿礦渣膠凝材料經(jīng)歷600oC高溫冷卻后的名義抗壓強(qiáng)度與常溫下的基本相當(dāng)，而經(jīng)歷800oC高溫后的名義抗壓強(qiáng)度僅為常溫下

6、的45%，此后，隨著溫度的升高，堿礦渣膠凝材料的名義抗壓強(qiáng)度基本穩(wěn)定。2、堿礦渣膠凝材料的水化活化能水化活化能的研究，應(yīng)根據(jù)Arrhenius公式：d(lnK)/dT=E/RT2,可得出一系列的結(jié)論：初始期活化能較低,對(duì)應(yīng)于較易進(jìn)行的液相沉淀反應(yīng);加速期水化活化能大大高于硅酸鹽水泥PC,表明即使在堿的催化作用下,礦渣玻璃的水化也比水泥熟料的水化困難得多,從而也輔證了礦渣在過(guò)渡期的表面水化一定會(huì)擴(kuò)展為有水空間的立體水化假說(shuō);而在衰減期,水份的擴(kuò)散過(guò)程控制著水化,從而使水化活化能回復(fù)到硅酸鹽水泥的水平。發(fā)劑對(duì)堿一礦渣水化的影響不僅在于初始產(chǎn)物的不同,而是整個(gè)水化過(guò)程。如用sbZ激發(fā)時(shí),水化活

7、化能都低于ps(Na2SiO3·9H2O),特別是衰減期,活化能僅為9.3kJ/mol,遠(yuǎn)低于Na2SiO3·9H2O與硅酸鹽水泥同時(shí)激發(fā)的水化活化能。這說(shuō)明生成的水化產(chǎn)物具有較好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),輸水性能較好,因而更有利于礦渣后期的水化。3、對(duì)礦渣膠凝材料緩凝劑的研究緩凝劑的研究可依據(jù)以下兩點(diǎn)：①對(duì)緩凝物質(zhì)的緩凝機(jī)理應(yīng)進(jìn)一步深入的研究，進(jìn)一步明確堿組分與礦渣結(jié)構(gòu)以及緩凝物質(zhì)作用效果之間的關(guān)系；②目前應(yīng)用在堿-礦渣水泥體系中的緩凝劑的作用