碱激发矿渣水泥混凝土的试验研究
碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究
第４期
王新频:碱激发矿渣水泥水化 Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ 凝胶微观结构的研究
１ 引 言
碱激发矿渣水泥( ＡＡＳ) 由于其节能和环保优势而成为近些年来研究的热点ꎮ 这种水泥是通过将高炉矿 渣与水玻璃( 俗称“ 泡花碱” ꎬ是一种水溶性硅酸盐ꎬ主要化学成分为:Ｒ２ Ｏ������ｎＳｉＯ２ ) 、ＮａＯＨ 或 Ｎａ２ ＣＯ３ 等高碱 性溶液混合而成ꎬ其力学性能与普通波特兰水泥(ＯＰＣ)相当ꎬ特别是水玻璃作为激发剂时的作用更为明显[１] ꎮ 同时ꎬ与普通波特兰水泥相比ꎬ它们在酸性、硫酸盐或海水中的耐久性更强[２] ꎮ 然而ꎬ早期的研究表明ꎬ碱激发 矿渣水泥和混凝土比普通波特兰水泥更容易形成碳酸盐( 被碳化) ꎬ并且在水玻璃的存在下ꎬ它们表现出较高的
ＷＡＮＧ Ｘｉｎ￣ｐｉｎ
( Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２４ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｃ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｉｎ ２８ ｄ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｉｎ ２８ ｄ ａｌｋａｌｉ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌａｇ ｃｅｍｅｎｔ( ＡＡＳ) ｐａｓｔｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＮＭＲꎬ ＳＥＭ ａｎｄ ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｃ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｉｎ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｍｏｓｔｌｙ ｏｆ １４ ｎｍ ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ (６０％ ) ｗｉｔｈ ５￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ ａｎｄ ｊｅｎｎｉｔｅ (４０％ ) ｗｉｔｈ ２￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ. Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｎ ａｌｋａｌｉ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌａｇ ｃｅｍｅｎｔｓ ｉｓ Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓꎬ ｗｈｉｃｈ ａｄｏｐｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｉｓ ＮａＯＨ ｓｏｌｕｔｉｏｎ (４％ Ｎａ２ Ｏ ｂｙ ｓｌａｇ ｗｅｉｇｈｔ) ꎬ ｔｈｅ Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌ ｈａｓ ａｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ １４ ｎｍ ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ ｗｉｔｈ ５￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ ａｎｄ １１ ｎｍ ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ ｗｉｔｈ １４￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｉｓ ｗａｔｅｒｇｌａｓｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ (４ ％ Ｎａ２ Ｏ ｂｙ ｓｌａｇ ｗｅｉｇｈｔ) ꎬ ｔｈｅ Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ １４ ｎｍ ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ ｗｉｔｈ １１￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ ａｎｄ １１ ｎｍ ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ ｗｉｔｈ １４￣ｌｉｎｋ ｃｈａｉｎｓ. Ｌｉｋｅ ｔｈｅ Ｃ￣ Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｏｂｔａｉｎ ｉｎ ＮａＯＨ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌａｇ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅꎬ ｔｈｅ Ｃ￣Ａ￣Ｓ￣Ｈ ｇｅｌｓ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ＡＡＳ ｐａｓｔｅｓ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒｇｌａｓｓ ｈａｖｅ ｎｏ ｕｌｔｒａ￣ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｓｔａｔｅｓ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ( ＮＭＲ) ꎻ ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔꎻ ａｌｋａｌｉ￣ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌａｇ ｃｅｍｅｎｔ ( ＡＡＳ) ꎻ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
碱激发矿渣粉煤灰混凝土性能的研究及在排水管中的应用
终凝无需再测 ； 当掺 量 为 ２ ％时 ， 凝 土 的终凝 时 ０ 混
间大 于 ３ ０ ｎ 因此 ，选择 掺 量在 ２ ％－ ３ ０ ｍｉ。 １ ２ ％之 间
时， 其凝结 时间可以满足混凝 土排水管 的生产 要求 。 １ ． 激 发剂 掺 量 对 碱 矿渣 粉 煤 灰 胶 砂 强 度 的 影 ．２ ２
ｌ３ 碱 矿渣 粉煤 灰混凝 土 的耐腐 蚀性 －
制 品 的碱矿 渣 粉煤 灰 混凝 土 》 国家 标准 报 批 稿 附 录 Ａ进行耐 酸 和耐碱 性能试 验 。 型试 件经 ７ 成 ｄ标 准养
耐腐 蚀 系数 是 表示 混 凝 土耐 腐 蚀 能力 的指标 ， 用 经 化 学腐 蚀 后 的混 凝 土 试 件 强 度 值 与 未 经 腐 蚀 同 龄期 的混 凝 土试 件 强度 值 之 比表 示 。按 《 于耐 用 腐蚀 水 泥制 品的碱 矿 渣粉 煤 灰混 凝 土 》 国家 标 准报
具 有作 业 时 间短 、 动效 率 高 、 劳 材料 浪 费少 、 废 浆 无 液 、 污染 环 境 、 不 生产 噪 音小 、 材 的外 压 强度 高 等 管
优点 ， 因此 ， 文 在 研 究 碱 矿 渣粉 煤 灰 混 凝 土 凝 结 本
１ ． 激发 剂掺 量对胶 凝 材料凝 结 时间 的影 响 ．１ ２ 统 一胶凝 材 料 配合 比 （ 煤 灰： 渣 ： 粉 矿 固体 外 加 剂＝ ． ：． ：．） 测定 标 准 稠 度 用水 量 下 ， 同激 ０４ ０４ ０１ ， ５ ５ 不 发 剂 掺 量 对碱 矿 渣 粉 煤 灰 胶 凝 材 料 凝 结 时 间 的影 响 ， 表 １ 见 。 由于 水 玻 璃 类 碱 性 激 发 剂 的 存 在 使 其 混 凝 土 水 化 硬化 较普 通 混 凝 土 快 ， 果凝 结 过 快 ， 会 给 如 将
碱_矿渣_赤泥水泥的研究
・研究工作快报・碱—矿渣—赤泥水泥的研究Ξ潘志华 方永浩 赵成朋 杨南如 于 健 鲁家喜 (南京化工大学材料科学与工程系,210009) (山东铝业公司水泥厂,淄博255052)摘 要:本文在实验室条件下合成了不同模数的固体水玻璃,并着重从凝结时间和抗压强度两个方面考察了不同条件下合成的固体水玻璃对矿渣—赤泥体系的激发效果。
结果表明,就赤泥/矿渣重量比为30∶70的体系而言,当固体水玻璃的模数为1.2、水玻璃掺量以Na 2O 计为3%时激发效果最佳。
此时,碱—矿渣—赤泥水泥的28天净浆抗压强度可达67MPa ,并且与碱—矿渣水泥类似具有早强的特性。
另外,X —射线衍射对水化3天试样和未水化试样的半定量分析结果表明,水化3天后试样已经发生了明显的反应,说明模数为1.2的固体水玻璃对矿渣—赤泥体系有着较好的激发效果。
关键词:碱,矿渣,赤泥,固体水玻璃11前 言根据众多的资料[1～5]报导,碱-矿渣水泥的快硬、高强和优越的耐化学侵蚀性已基本得到确立和公认。
但是,在中国由于各类碱的价格的上涨和矿渣供不应求,使得碱-矿渣水泥的实际生产成本较高,碱-矿渣水泥的使用受到限制。
另一方面,烧结法生产氧化铝过程中排出的废渣-赤泥,其中含有一定量的β-C 2S 和游离碱。
这种赤泥到目前为止,除了少量用于水泥生产中代替部分粘土外,尚未找到大量利用的有效途径。
大量的赤泥处于堆放状态,造成对周围环境的污染。
如果将赤泥引入碱-矿渣系统中,构成新的碱-矿渣-赤泥体系,既可利用赤泥中β-C 2S 的活性,又可利用其中的部分游离碱充当碱性激发剂。
同时,还可以较好地解决赤泥的环境污染问题。
作者几年前开始碱-矿渣-赤泥水泥的研究。
就液体碱激发矿渣-赤泥水泥的研究表明[6],液体激发剂的场合体系的强度发展比较快,但存在急凝和激发剂不稳定和固液两相使用不便的问题。
虽有报导和实验表明磷酸钠和一些盐类的复合物具有一定的缓凝作用,但效果并不理想。
碱激发混凝土的力学性能研究
碱激发混凝土的力学性能研究一、研究背景混凝土是建筑工程中广泛使用的材料之一，其力学性能对工程质量和安全具有至关重要的作用。
近年来，利用碱激发技术改善混凝土性能的研究逐渐受到关注。
因此，本文将重点探讨碱激发混凝土的力学性能研究。
二、碱激发混凝土的概念碱激发混凝土是指通过在混凝土中添加含碱金属离子的化学物质，使混凝土中硅酸盐反应生成更多的钙硅酸盐胶凝材料，从而提高混凝土的力学性能。
常见的激发剂有NaOH、Na2CO3、Na2SO4等。
三、碱激发混凝土的机理碱激发混凝土的机理主要是通过激发剂中的碱金属离子与混凝土中的氢氧根离子反应，释放出OH-离子，从而促进硅酸盐反应的进行。
此外，碱激发还可以使混凝土中的氢氧根离子转化为碳酸氢根离子，从而促进碳酸钙的生成，增强混凝土的抗碳化性能。
四、碱激发混凝土的力学性能研究1、抗压强度碱激发混凝土的抗压强度通常比未激发混凝土高出10%~30%左右。
这是因为碱激发可以促进混凝土中钙硅酸盐的生成，增强混凝土的密实性和强度。
2、抗拉强度碱激发混凝土的抗拉强度比未激发混凝土高出5%~10%左右。
这是因为碱激发可以使混凝土中的钢筋与混凝土粘结更牢固，从而增强混凝土的抗拉强度。
3、抗渗性能碱激发混凝土的抗渗性能比未激发混凝土好，这是因为碱激发可以促进混凝土中钙硅酸盐的生成，填补混凝土孔隙，从而减少渗透介质的渗透。
4、耐久性碱激发混凝土的耐久性比未激发混凝土好，这是因为碱激发可以促进混凝土中钙硅酸盐的生成，增强混凝土的密实性和耐久性。
五、碱激发混凝土的应用前景碱激发混凝土具有优良的力学性能和耐久性能，可以广泛应用于建筑工程中。
同时，碱激发混凝土的研究也有助于深入了解混凝土的物理化学性质，为混凝土技术的进一步发展提供重要的理论支持。
六、结论碱激发混凝土是一种有效的提高混凝土力学性能的方法。
通过碱激发可以促进混凝土中钙硅酸盐的生成，增强混凝土的密实性和耐久性能。
未来的研究可以进一步探讨碱激发混凝土的机理和应用前景，为混凝土技术的发展做出更大的贡献。
浅谈碱激发水泥、混凝土的力学性能
浅谈碱激发水泥、混凝土的力学性能混凝土力学性能是钢筋混凝土结构设计和施工的基础，是保证结构安全的最基本性能。
混凝土是一种非均质材料，其力学性能会受到多种因素的影响，如水胶比、骨料性能、龄期、试件尺寸、加载速度、混凝土浇筑方法和加载方式以及试验方法等。
对于硅酸盐水泥混凝土而言，国内外做了大量较为详尽的研究工作，并制定了一系列的设计规范或标准，以指导工程实际；而对碱激发矿渣混凝土来说，我国目前还没有统一的规范或标准，大多的研究与测试都是参照硅酸盐水泥混凝土进行，对于混凝土基本力学性能之间关系的确定也很少，这也制约了碱矿渣混凝土材料的发展与应用。
本章重点讨论碱激发矿渣水泥混凝土的力学性能，包括其强度、弹性模量、受力应力-应变、泊松比及其之间的关系。
一、抗压强度和抗折强度强度是碱激发混凝土最基本的静态力学性能之一。
相对于普通混凝土，碱激发矿渣混凝土的水化反应是在碱性环境中进行，速度较快，形成的界面过渡区密集且均匀。
因此，其凝结硬化快，早期强度高。
影响碱激发混凝土强度的因素有很多，包括碱激发剂的种类和用量、胶凝材料的种类和细度、原材料相对比例、养护方法及龄期等。
（一）激发剂对强度的影响碱激发剂的种类和用量对碱矿渣混凝土的抗压强度均有影响。
常用的碱激发剂主要有NaOH、Na2CO3、Na2SO4、固体或液体水玻璃以及它们的混合物，其中以水玻璃激发矿渣体系的强度最高。
Collins等和Bakharev的研究结果表明，水玻璃溶液激发水泥比固体硅酸钠具有更高的强度。
另外，激发剂（以Na2O%计）的掺量对碱矿渣水泥砂浆、混凝土强度也有重要的影响，当采用水玻璃（M s=1.0）为激发剂时，激发剂的掺量存在一个最佳值，结果如表1所示。
碱含量在4%到12%时，随着碱含量的增加，砂浆的抗折强度和抗压强度先增大后减少，最佳的碱含量为8%。
表1 激发剂掺量对碱矿渣水泥砂浆强度的影响然而，由于原材料的来源不同，制备工艺、养护制度以及水玻璃的模数等不同，都会影响到最佳碱含量。
各组分在碱激发矿渣水泥影响
主要是阅读各组分在碱激发矿渣水泥影响等相关文献。
水泥掺量对碱激发水泥-矿渣复合粉料强度的影响m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C02,以及SO2,NoX等有毒气体，导致严重的环境污染。
碱激发胶凝材料是年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料，它的抗压、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θ1、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6%,测3d、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、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。
C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-矿渣更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80%。
以上几个方面说明，在矿渣中加入少量的水泥，强度随水泥掺量的增多而降低。
基于混凝土骨料碱活性试验研究
《河南水利与南水北调》2023年第7期试验与研究基于混凝土骨料碱活性试验研究樊强（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆昌吉831100）摘要：对混凝土骨料中的碱活性矿物是否存在，进行了检测试验，通过采取岩相法与砂浆棒快速法来对合格的粗细骨料进行分析。
结果表明：骨料母岩由粉晶微晶灰岩、弱蚀变沉凝灰岩以及碎裂巨晶灰岩等组成，骨料中均有碱活性矿物成分；通过观察水泥与骨料成型的砂浆棒28d膨胀率，粗骨料的膨胀率为0.32%，比0.20%高，该细骨料的膨胀率为0.26%，比0.20%高，说明该粗骨料以及细骨料均是活性骨料；粗骨料与细骨料掺入15%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.137%与0.127%，均比0.10%大，对于碱骨料反应不能有效地进行抑制。
该组粗骨料与细骨料掺入20%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.095%与0.077%，均比0.10%小，对于碱骨料反应能有效地进行抑制。
该组粗骨料与细骨料掺入25%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.046%与0.035%，均比0.10%小，对于碱骨料反应能有效地进行抑制。
由此在粗骨料以及细骨料作为混凝土骨料时，建议掺入不低于20%的粉煤灰来对混凝土碱-骨料反应进行抑制。
关键词：混凝土；粗骨料；细骨料；岩相法；砂浆棒快速法；骨料碱活性中图分类号：TV41文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）07-0109-02Experimental Study Based on Alkali Reactivity of Concrete AggregateFAN Qiang（Xinjiang Water Resources and Hydropower Survey,Design and Research Institute CO.LTD.,Changji831100,China）Abstract：The existence of alkali-activated mineral in concrete aggregates is tested.The qualified coarse and fine aggregates are analyzed by using petrographic method and mortar bar rapid method.The results show the following three points.Firstly,the aggregate parent rock is composed of microcrystalline limestone,weakly altered sedimentary tuff and cataclastic megacrystalline limestone.There are alkali-activated mineral components in the aggregate.Secondly,by observing the28-day expansion rate of the mortar bar formed by cement and aggregate,the expansion rate of the coarse aggregate is0.32%,higher than0.2%.The expansion rate of the fine aggregate is0.26%,higher than0.2%.These data indicating that the coarse aggregate and fine aggregate are both active aggregates. Thirdly,after adding15%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate,the expansion rate of the specimen after28days is 0.137%and0.127%,respectively.Both of them are higher than0.1%,which can not effectively inhibit the alkali aggregate reaction. After adding20%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate of this group,the expansion rate of the test piece after28-day is 0.095%and0.077%,respectively.Both of them are smaller than0.1%,which can effectively inhibit the alkali aggregate reaction.After adding25%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate of this group,the expansion rate of the test piece after28-day is 0.046%and0.035%,respectively.Both of them are smaller than0.1%,which can effectively inhibit the alkali aggregate reaction. Therefore,when coarse aggregate and fine aggregate are used as concrete aggregate,it is recommended to add no less than20%fly ash to inhibit the alkali-aggregate reaction of concrete.Key words：concrete;coarse aggregate;fine aggregate;Lithofacies Method;Accelerating Mortar-bar Method;aggregate alkali activity1工程概况以某水库为例，该水库最大坝高为129.90m，正常蓄水位为2311m，水库总库容为1.38亿m2，是灌溉、发电以及防洪综合利用的水库。
Na2SO4和NaOH为碱激发剂,以矿渣为激发材料的碱激发水泥
经过上几批的预实验，初步确定采用复合型碱激发水泥，即以Na2SO4和NaoH为碱激发剂，以矿渣为激发材料的碱激发水泥。
详见《201453-郑文元-第11周-工作报告》。
本周针对复合型碱激发水泥的数据进行了一次试验验证，配合比见表U注：JZ组水泥为42.5普通硅酸盐水泥JZ2组表示在JZ组中掺入2%NaoHA组水泥为中性钠盐碱激发水泥B组水泥为复合型碱激发水泥B0.5组表示该组NaOH含量占水泥总量的0.5%,B1组表示该组NaOH含量占水泥总量的1%,以此类推。
1、搅拌制度搅拌制度基本上参照《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T17671-1999）,根据碱激发水泥的特点稍微进行了修改。
具体搅拌步骤如下所示：1）将胶凝材料的干料（水泥和矿渣或石灰和矿渣）低速搅拌180s；2）加入水低速搅拌30s；3）第二个低速30s开始时加入砂，然后高速搅拌30s；4）停90s,在第一个15s内将叶片和壁上的胶砂刮入锅中；5）高速搅拌60s。
另外,在第六批预实验中有一组配合比采用吴教授建议的搅拌程序，即干料先全部混合,然后再加入水。
结果发现,拌合物的流动度与上面方法制作出拌合物的流动度没有太大差别。
强度结果需要等到下周才能测到。
2、实验结果及分析实验结果表明，同水灰比的情况下，A组和B组的流动度大致都在22Omm左右，而普通水泥的流动度大概在18Omm左右，可以看出，中性钠盐碱激发水泥和复合型碱激发水泥的需水量比普通硅酸盐水泥低。
第五批预实验抗压强度实验结果见表2及图1。
第四批预实验抗压强度实验结果见图2。
图1第五批预实验抗压强度随NaOH掺量变化曲线0.5 1.0 1.5 2.0 2.5NaOH(%)图2第四批预实验抗压强度随NaOH掺量变化曲线从本次实验结果来看，当NaOH掺量小于2%时，复合型碱激发水泥砂浆的强度随着NaOH 掺量增加而增大。
当NaOH掺量大于2%时，复合型碱激发水泥砂浆的强度随着NaOH掺量增加而减少。
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碱激发矿渣水泥混凝土的试验研究
陈慧娟
(北京市建筑工程研究院)
碱激发矿渣水泥是以干燥的粒化高炉矿渣为主要原料加入适量的硅酸盐水泥熟料和少量的二水石膏以及适量的碱激发剂混合磨细制成的水硬性胶凝材料。这是一种新型水硬性胶凝材料,它具有较好的力学性能。其中矿渣占总量的80%～85%,碱激发剂占总量的5%-10%,其余为水泥熟料。矿渣是在炼铁过程中经急冷得到的含有较高能量的不规则玻璃体。其潜在的水硬活性物在碱激发剂的作用下可以生成水硬性的水化产物。碱激发剂除可以用水玻璃、碳酸盐等之外,也可以利用工业废碱。因而可以发展成为一种全废料的高质量水泥。近十几年来,高炉矿渣的利用有了突破性的进展。其中原苏联取得的科研成果尤为显著。仅以高炉矿渣作水泥的专利为例,著名的英国德温特专利统计中,共收入13项专利,其中日本和英国各一项,其余11项为原苏联专利。原苏联时期,每年5500万吨高炉炉渣中有2800万吨用于生产水泥。而我国每年产生炉渣近1亿吨,用于水泥生产只有800万吨,因此具有广泛的开发前景。国内许多科研院所对碱激发矿渣水泥混凝土作了广泛的性能试验,已研制成功了强度高、硬化快、高抗渗、高抗冻、高抗蚀等优越性能于一体的混凝土。这也是硅酸盐水泥混凝土难以达到的。目前碱激发矿渣水泥已形成了企业标准。11材料与试验方法11材料水泥采用河北省东光县水泥厂生产的425号碱激发矿渣水泥。水泥技术要求如下:细度:0108mm的方孔筛筛余不得超过5%。凝结时间:初凝不早于45min,终凝不得迟于12h。安定性:用沸煮检验必须合格。
氧化镁:熟料中氧化镁的含量不超过5%。
若水泥经压蒸安定性合格,则熟料中氧化镁的
含量允许放宽到6%。
425号水泥各龄期的强度不得低于表1
所
列数值
:
425号水泥各龄期强度表1
抗折强度(MPa)抗压强度
(MPa)
3天7天28天3天7天28
天
318510618201030104210
砂为中砂,表观相对密度为2165,细度模
数为214;石子采用5～20mm的碎石,表观相
对密度为2165。
112
试验方法
所有常规试验均按照国标进行。碱激发矿
渣水泥混凝土配合比设计采取等效普通配合比
设计原则:即等强度的原则。
113 环境条件(表2
)
环境条件表
2
养护方式温 度相对湿度
自然养护20±5℃50±
5%
标准养护20±3℃90%以上
蒸汽养护44～74℃
2
1试验结果与分析
211
碱激发矿渣水泥试验结果
水泥凝结时间和安定性按GB1346的规定
进行。见表3;水泥胶砂强度按GB175规定进
行,见表4。
水泥凝结时间和安定性表
3
标准稠度用水量W=125mlC=500g凝结时间初凝终凝安定性
(沸煮法)
25%1h33min5h58
min
合格
水泥胶砂强度试验各龄期数值表
4
抗折强度
(
MPa)抗压强度(MPa
)
1天3天7天28天1天3天7天28
天
115418619815714211131184214
以上试验结果说明,由于这种水泥中的碱
质组分对浆体有着强烈的增强效果,故需水量
12
第24卷-1 建筑技术开发 1997年2月
小,和易性好,标准稠度需水量低于硅酸盐水泥
需水量。这样使硬化浆体中具有较低的孔隙率
,
使硬化浆体密实度提高。凝结硬化快,早期强度高,标号高,具有较好的力学性能。312 碱激发矿渣水泥混凝土试验结果(1)C15～C30塑性混凝土各龄期强度数值(见表
5
)
C15～C
30塑性混凝土各龄期强度表5
试件编号
自然养护(MPa)标准养护(MPa)蒸汽养护(MPa)蒸养转标养
(MPa)
1天3天7天28天3天7天28天7小时12小时28
天
1号286161010161671711191814016713161819
2号3116191215181481214142019017514152019
3号3177161416211891817142417018615122410
4号51310181912281513192016321511118182716
5号61312182214301815172519331611222192917
(2)
C30～C
40干硬性混凝土28
天龄期强
度数值(表
6
)
C30～C
40干硬性混凝土28天龄期强度表6
试件编号自然养护(MPa)标准养护(MPa)蒸养转标养
(MPa)
1号361837103612
2号361641123818
3号381441164112
4号401543174118
5号421444194211
从表中可以看出碱激发矿渣水泥混凝土经
过12小时的湿热养护强度可达标养28天强度
的58%～78%。用这种方法养护的混凝土,可
减少加热期间对混凝土结构的破坏作用,为形
成均匀的水泥石结构提供了极其适宜的条件。
据资料介绍,用这种方法养护的混凝土较经
95
℃湿热条件下养护的碱激发矿渣水泥混凝土
弹性模量增加115倍,徐变变形小1179倍,收
缩变形小2倍。此种养护方法的能耗也将随着
恒温温度的降低而显著降低。生产碱激矿渣水
泥混凝土的能耗比普通硅酸盐水泥混凝土低
50%～80%
。
从表中可以看出碱激发矿渣水泥混凝土无
论是配塑性混凝土还是配干硬性混凝土都适用
于蒸汽养护。因此,碱激发矿渣水泥混凝土适宜
在构件厂组织生产和应用。
(3)
结构性能试验结果
对用碱激发矿渣水泥混凝土生产的
YB3612预应力圆孔楼板按76G
1
图集和
TJ
321-76进行结构性能检验证明:
强度检验合格
:
K
S
>〔KΒ〕=1.875
抗裂度检验合作
:
K
s
f=1.55>〔Kf
〕
=1.15
挠度检验合格
:
f
s
d=2.78<〔fd
〕
=5.67
上述数据说明用碱激发矿渣水泥混凝土制
作的预频力圆孔板完全满足设计和国家检验评
定标准,使用时安全耐久。
3
1结论
1
1由于生产混凝土制品的主要能耗是胶
凝材料生产过程中的能耗和混凝土制品养护过
程中的能耗。因此利用活性高的粒化矿渣来制
造碱矿渣水泥是降水泥生产能耗的有效途径之
一。而且此种水泥生产工艺简单,勿需高温煅烧
熟料,其煤耗降低60%～80%,电耗降低
40%
～50%,是值得推广的一种新型胶凝材料。特别
是利用工业废料来生产碱激发矿渣水泥,这对
保护自然生态环境,减少大量废渣所需占用的
场地面积,减少环境污染、综合利用资源具有深
远的意义。
21通过试验证明,
碱激发矿渣水泥混凝土
适用于蒸汽养护而且强度发展较快,可以缩短
养护周期,提高模板周转率。这种混凝土构件的
生产工艺和普通水泥混凝土的生产工艺完全一
样。在现有的混凝土预制品工厂,在不改变工
艺,不增添或更改设备的条件下,即可组织生
产。
31和普通水泥混凝土比较,
碱激发矿渣水
泥混凝土具有原材料广泛、成本低廉、节约能源
等优点。因此,开发和推广这种混凝土,必将取
得巨大的经济效益和社会效益。
22