低品质掺合料在混凝土中有效利用的研究I--低品质掺合料特性研究

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　　摘要：研究了将低品质粉煤灰和矿渣混合共同粉磨后所得掺合料的特性，并与单独粉磨后混合所得掺合料进行了对比。结果表明：混合共磨所得掺合料在细度、需水量比和净浆流动度方面都有较明显的优势；SEM结果显示，混合共磨所得掺合料颗粒级配更加合理；混合共磨所得掺合料水化热较低，活性指数高于单独粉磨后混合所得掺合料。　　关键词：低品质粉煤灰；矿渣；磷渣；混合共磨；特性　　O 引言　　我国粉煤灰年排放量达上亿吨，而且排放量将持续加大，其中多数为Ⅲ级和达不到Ⅲ级的粉煤灰，由于其颗粒粗，需水量大和含碳量高等缺点被公认为低品质掺合料，不能得到有效利用[1].近年来，在混凝土中利用低品质粉煤灰的技术路线主要有以下两种：①掺加化学激发剂，激发粉煤灰活化[2].由于各种原因这种方法并未能在工程实际中得到有意义的贯彻实施，而主要应用于非主体结构和非承重结构的混凝土制品方面；②进行粉磨，改善细度，提高活性[3].目前，这种做法得到普遍认可，一致认为是安全可靠的做法。磷渣是典型的地方材料，由于活性明显低于矿渣，目前应用率有限，虽不完全是低品质，但在水工以外的领域研究和应用较少。本论文主要针对以上两种低品质工业废渣的有效利用展开研究。　　随着我国矿物掺合料利用技术的快速发展，人们已经认识到掺合料单一使用不如复合使用对混凝土技术性能和性价比的意义大[4-8].当前的掺合料复合技术主要是将低品质粉煤灰和矿渣分别粉磨，在应用时分别计量，混掺使用，这种做法并无不妥，而且使用和控制比较方便，只是搅拌站要在生产线上多加一套筒仓，料斗和计量等设施，投资有所提高。本论文所采用的复合技术路线是将低品质粉煤灰和矿渣混合后再共同粉磨，并对这一做法进行深入系统的分析研究。经研究发现，这种做法与传统单独粉磨再混合的做法相比具有显著优势，无论对掺合料还是对混凝土都具有很大的技术意义和经济意义，目前尚未被充分认识。这也是本研究的关键所在，创新所在。　　1 试验材料与方法　　1.1 原材料　　试验采用拉法基P.O.42.5水泥，其余试验材料为工业废渣，分别为Ⅲ级粉煤灰、磷渣、矿渣，另外也采用了部分II级粉煤灰进行对比试验。对于上述工业废渣，分别进行了合格性检验，执行标准分别为《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》，《建筑材料放射性核素限量》。　　1.2 试验方法和技术路线　　1.2.1 技术路线　　将低品质粉煤灰与磷渣或矿渣按下列编号比例混合：FS35；FS50；FS65；FP35；FP50；FP65。　　按上述比例混合均匀，然后进入球磨机粉磨。　　对单独粉磨或单磨后混和的掺合料与混合共磨的复合掺合料进行下列项目的对比试验：化学组成、细度、比表面积、需水量比、活性、水化热、SEM分析、净浆流动度等，分析混合共磨与各原材料单磨或单磨后混掺所得到的产品性能差异。　　1.2.2 试验方法　　采用试验专用小容量球磨机粉磨复合掺合料，每批料之间为非连续粉磨，每批磨料为4kg,粉磨时间为90min.一旦实验室研究结果和规律得到确认，会采用大容量球磨机粉磨FP系列和FS系列复合掺合料进行试验，试验配料数量为每种复合掺合料3吨，为大规模的生成应用提供依据。细度试验参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，需水量比和火山灰活性指数按《高强高性能混凝土用矿物掺合料》进行，水化热试验按《水泥水化热测定方法》进行，净浆流动度参照《混凝土外加剂匀质性试验方法》。