鎂渣制備可控膨脹性膠凝材料的研究.pdf

1、鎂渣是鎂廠冶煉金屬鎂時(shí)產(chǎn)生的固體廢棄物，但因出爐鎂渣采取自然冷卻的方式，導(dǎo)致鎂渣料的活性低，并且存在滯后膨脹的現(xiàn)象，這一直是制約鎂渣料應(yīng)用的關(guān)鍵所在，如何提高鎂渣料的活性，消除滯后膨脹危害對充分有效的利用鎂渣有著重要的意義。
　　本文通過對鎂渣產(chǎn)生的條件及鎂渣的機(jī)理分析后，制定先采用自制小型冷卻設(shè)備對出爐鎂渣進(jìn)行冷卻，并通過控制風(fēng)量制備出不同冷卻速率鎂渣，分別為急冷鎂渣、半急冷鎂渣和自然冷鎂渣，對比分析三種冷卻速率鎂渣物化性能后，

2、得出改變出爐鎂渣的冷卻速率對鎂渣物化性能的影響，并為制備可控膨脹性鎂渣膠凝材料提供適合的冷卻速率鎂渣。然后采用適合的冷卻速率鎂渣與水泥在不同比例下分別制備了鎂渣水泥膠凝料標(biāo)準(zhǔn)試塊及膨脹試塊，并通過物理性能檢測，膨脹量測量，化學(xué)分析，XRD，SEM，壓汞等方法對比研究不同配比下鎂渣水泥膠凝料的物化性能及膨脹性，得到了以下結(jié)論：
　?。?）改變冷卻速率會(huì)影響鎂渣中MgO的晶粒尺寸，自然冷鎂渣中MgO晶粒尺寸為98.32nm；半急冷鎂渣

3、中MgO晶粒尺寸為10.534nm；急冷鎂渣中MgO晶粒尺寸為3.04nm。因此，隨著冷卻速率加快，MgO晶粒尺寸迅速減小，活性增大，有益于MgO早期水化。在急冷鎂渣與水泥制備的膠凝材料中，養(yǎng)護(hù)3d的衍射圖中有MgO衍射峰的出現(xiàn)，但養(yǎng)護(hù)至28 d后，衍射圖中已幾乎不存在MgO衍射峰強(qiáng)。
　?。?）隨著冷卻速率加快，鎂渣的物化性能均有所改變，自然冷鎂渣養(yǎng)護(hù)3d后基本未發(fā)生水化，抗壓強(qiáng)度值僅為3.75MPa，養(yǎng)護(hù)至28d后水化程度依然

4、不明顯，抗壓強(qiáng)度值為13MPa；而急冷鎂渣養(yǎng)護(hù)3d后，抗壓強(qiáng)度值為11.33 MPa，并且在SEM圖像上可以觀察到大部分顆粒表面均覆蓋了一層薄薄的互連網(wǎng)狀的C-S-H凝膠，養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度值為21.7 MPa，其SEM圖像上可以觀察到C-S-H凝膠互相膠結(jié)的現(xiàn)象。
　?。?）養(yǎng)護(hù)3d至28d過程中，自然冷鎂渣的內(nèi)部孔隙率由48.92％增加到67.72%，小孔占有的體積由55.95%下降到23.57%，最可幾孔徑尺寸幾乎沒有變化

5、，約為91μm；半急冷鎂渣的內(nèi)部孔隙率由52.62%減小到42.63%，小孔所占體積由44.55%增加到67.53%，最可幾孔徑尺寸由91.25μm降至60.70μm；急冷鎂渣的內(nèi)部孔隙率由39.13%下降到31.32%，小孔所占體積由69.51%增加到97.27%，最可幾孔徑尺寸由60.75μm下降到0.83μm。
　?。?）隨著鎂渣摻量的增加，急冷鎂渣水泥膠凝材料的水化程度減弱，膨脹性能增強(qiáng)，當(dāng)鎂渣摻量為30%時(shí)，膠凝材料一直

6、表現(xiàn)出負(fù)膨脹現(xiàn)象，并且養(yǎng)護(hù)200d內(nèi)的負(fù)膨脹率最后穩(wěn)定在1.08%，這說明膠凝材料依然存在很大的收縮行為；鎂渣摻量為40%時(shí)，膠凝材料在養(yǎng)護(hù)200d內(nèi)先負(fù)膨脹，后正膨脹，并且最后穩(wěn)定在正膨脹0.12%，這表明膠凝材料的收縮行為被完全抵消了，且最終膠凝材料處于一種微膨脹狀態(tài)；若將鎂渣摻量繼續(xù)增加到50%時(shí)，膠凝材料的壓蒸安定性不合格。
　?。?）隨著鎂渣摻量的增加，急冷鎂渣水泥膠凝材料的抗壓、抗折性能和密實(shí)度均降低，并且膠凝材料的孔

7、隙率隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加也逐漸下降，養(yǎng)護(hù)3d至28d過程中，膠凝材料的內(nèi)部孔徑尺寸變化范圍均在0~120μm內(nèi)，其中，摻50%鎂渣膠凝材料的孔隙率由32.39%減小到26.76%，最可幾孔徑尺寸由60.67μm減小到1.3μm，小孔所占體積由66.51%增加至94.82%；摻40%鎂渣膠凝材料的孔隙率由28.48%減小至16.08%，最可幾孔徑尺寸由45.37μm減小到0.18μm，小孔所占體積63.67%增加至94.34%；摻30%鎂渣