畢業(yè)論文---粒化高爐礦渣在水泥生產(chǎn)中的應用研究(含外文翻譯）

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　設計題目: ?；郀t礦渣在水泥生產(chǎn)中的應用研究</p><p>　　系 別：_________________________</p><p>　　班 級：_________________________</p><p&g

2、t;　　姓　 　名：______ _____</p><p>　　指 導 教 師：_________________________</p><p>　　2012年6月1 日</p><p>　　?；郀t礦渣在水泥生產(chǎn)上的應用研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>

3、　　研究?；郀t礦渣粉磨成礦渣微粉后在水泥生產(chǎn)中的應用，將礦渣單獨粉磨成礦渣微粉后，其活性明顯增強，與單獨粉磨的熟料粉攪拌混合，生產(chǎn)礦渣水泥時比熟料與礦渣混合粉磨其摻量可提高20%，達到55%。同時礦渣水泥的3天強度沒有降低，28天強度有所提高，超過同等熟料制備的硅酸鹽水泥的強度?？稍谒嗌a(chǎn)中大量摻入，降低水泥中熟料的摻加量，節(jié)省生產(chǎn)成本，為水泥企業(yè)帶來了巨大的利潤。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 高爐礦渣

4、水泥 強度</p><p>　　Research On The Utilization Of GBFS</p><p>　　Powder In Cement Production</p><p><b>　　Abstruse</b></p><p>　　In this paper, we research the ap

5、plication of the blast furnace slag ground into slag in cement production.When the slag was ground into powder , the activity is significantly developed, and the blend ratio is able up to 20%. Compared with ordinary Port

6、land cement，the3-day strength of slag cement is the same，and the 7-day strength is increased.</p><p>　　So that the ratio of slag is greatly increase，and the ratio of clinker is decrease relatively, saving pr

7、oduction cost and increases the profit of producer.</p><p>　　Keywords: blast furnace slag; cement; strength;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b>&l

8、t;/p><p>　　1.1?；郀t礦渣1</p><p>　　1.1.1高爐礦渣1</p><p>　　1.1.2粒化高爐礦渣微粉3</p><p>　　1.2水泥混合材石膏5</p><p>　　1.3礦渣水泥的性質(zhì)和用途7</p><p>　　1.4礦渣水泥的生產(chǎn)10</p&

9、gt;<p>　　1.5礦渣水泥的水化和硬化12</p><p>　　1.6水泥的密度和細度12</p><p>　　1.7水泥的凝結(jié)時間和體積安定性13</p><p>　　1.7.1水泥的凝結(jié)時間13</p><p>　　1.7.2水泥的體積安定性14</p><p>　　1.8水泥的強度

10、15</p><p>　　1.9礦渣水泥的研究進展15</p><p>　　1.9.1礦渣水泥的研究15</p><p>　　1.9.2研究礦渣水泥的意義17</p><p><b>　　2 試驗18</b></p><p>　　2.1試驗所用儀器及原料19</p><

11、;p>　　2.1.1實驗儀器19</p><p>　　2.1.2試驗所用原料的分析及化學組成19</p><p>　　2.2試驗步驟22</p><p>　　2.2.1原料處理及配比22</p><p>　　2.2.2水泥標準稠度用水量測定24</p><p>　　2.2.3水泥凝結(jié)時間測定24<

12、;/p><p>　　2.2.4水泥體積安定性測定25</p><p>　　2.2.5水泥試體強度試驗26</p><p>　　3試驗結(jié)果與分析27</p><p>　　3.1試驗結(jié)果27</p><p>　　3.2實驗分析28</p><p><b>　　4結(jié) 論29</

13、b></p><p><b>　　謝 辭30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　外文資料32</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>&l

14、t;b>　　1.1?；郀t礦渣</b></p><p><b>　　1.1.1高爐礦渣</b></p><p>　　高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的一種副產(chǎn)品。用高爐冶煉生鐵時，除了鐵礦石（磁鐵礦Fe3O4或赤鐵礦Fe2O3和雜質(zhì)石英、粘土、碳酸鹽、磷灰?guī)r等）和燃料（焦炭、含灰分10%左右）外，還需加入相當數(shù)量的石灰石和白云石作為溶劑。石灰石和白云

15、石分解所得的CaO和MgO及鐵礦石中的廢礦，還有焦炭中的灰分相互融化在一起，生成組成主要為硅酸鈣（鎂）和鋁硅酸鈣（鎂）的熔融體。其密度為2.3~2.8g，比鐵水輕（鐵水密度為7.0~8.0g/cm3），因而浮在鐵水上面，定期從排渣口排出，經(jīng)水或空氣急冷處理成為粒狀的顆粒，稱為?；郀t礦渣。</p><p>　　高爐礦渣中主要的化學成分是 SiO2，Al2O3，CaO，MgO，MnO，F(xiàn)eO，S 等，有些礦渣還含有

16、微量的 TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3 等，其中 CaO、SiO2、Al2O3 的含量占高爐礦渣總重量的 90%以上。高爐礦渣中的各種氧化物成分以各種形式的硅酸鹽礦物形式存在。堿性高爐礦渣中最常見的礦物有黃長石、硅酸 二鈣、橄欖石、硅鈣石、硅灰石和尖晶石。酸性高爐礦渣由于其冷卻的速度不同，形成的礦物也不一樣。當快速冷卻時全部凝結(jié)成玻璃體；在緩慢冷卻時（特別是弱酸性的高爐渣）往往出現(xiàn)結(jié)晶的礦物相。如黃長石、假硅

17、灰、石輝石和斜長石等。</p><p>　　根據(jù)礦石成分、溶劑種類和所煉生鐵種類，礦渣的化學成分可以在很大范圍內(nèi)波動。經(jīng)研究、實際考查實驗得出礦渣的化學成分一般波動范圍，列表1—1如下：</p><p>　　表1—1礦渣的化學成分</p><p>　　高鈦高爐礦渣的礦物成分中幾乎都含有鈦。錳鐵礦渣中存在著錳橄欖石礦物。高鋁礦渣中存在著大量的鋁酸一鈣(CaO·

18、;Al2O3)、三鋁酸五鈣(5CaO·3Al2O3)、二鋁酸鈣(CaO·Al2O3)等。與硅酸鹽水泥熟料相比，礦渣化學成分中氧化鈣含量較低，而氧化硅含量較高。利用礦渣作混合材料制造各種水泥時，其各氧化物的作用如下：1.氧化鈣：氧化鈣屬堿性氧化物，是礦渣的主要化學成分，一般占 40%左右。礦渣中的氧化鈣在熔體冷卻過程中能與氧化硅和氧化鋁結(jié)合形成具有水硬性的硅酸鈣和鋁酸鈣，所以，對礦渣的活性有利。但是，氧化鈣含量較高時，

19、礦渣熔點升高、熔體粘度降低，冷卻時析晶能力增加，在慢冷時易發(fā)生в-C2S向γ-C2S的轉(zhuǎn)變，反而使礦渣活性降低。2.氧化鋁 氧化鋁屬酸性氧化物，是礦渣中較好的活性成分，他在礦渣中形成鋁酸鹽或鋁硅酸鈣 等礦物，有熔融狀態(tài)經(jīng)水淬后形成玻璃體。氧化鋁含量一般為5%～15%，也有的高達30%； 其含量越高，活性越大，越適合水泥使用。3.氧化硅 氧化硅微酸性氧化物，在礦渣中含量較高，一般為 30%～40%。與氧化鈣和氧化鋁比較起來，它的含量是過多

20、了，致使形成低活性的低鈣礦物，甚至</p><p>　　粒化高爐礦渣具有潛在的水硬膠凝性能，礦相組成主要是含低鈣的硅酸鹽體系，其組成C2S、C3S約占30－60％?；瘜W組成主要是：CaO、SiO2、AI2O3、MgO，根據(jù)礦石成分、熔劑種類和所煉生鐵種類化學成分可以在很大范圍內(nèi)波動，因此其潛在活性波動也較大。礦渣的礦物組成在CaO- SiO2-Al2O3三元相圖上處于C2AS、CAS 2和C 2S的結(jié)晶區(qū)。一般鋼

21、鐵工業(yè)排出的礦渣在急冷時形成無定性玻璃體。在堿性礦渣中，一般形成硅酸二鈣(C2S)、鈣鋁黃長石(C2AS)、鈣鎂黃長石(C2MS2) 、鈣長石(CAS2)、硫化鈣、鎂橄欖石(MgO·SiO2)、硅鈣石、硅灰石和尖晶石等晶體。在酸性礦渣中，主要是甲型硅灰石和鈣長石。其中C2AS和C2S活性較好，CAS2和CS活性較差，即CaO 、Al2O3含量高，SiO2含量低時活性高。礦渣的活性受其理化組成及微觀結(jié)構(gòu)、冶煉工藝、鋼種、水淬質(zhì)量

22、等因素的影響而改變，當?shù)V渣中玻璃相含量高（80-90%）時，礦渣為微晶狀態(tài)，活性好。但我國攀鋼排出的礦渣鈦含量較高，在10%以上，易磨性較普通礦渣差，且水硬活性低。磨細礦渣單獨調(diào)水時，硬化極為緩慢，強度也很低，</p><p>　　礦渣品質(zhì)要求（1）國家標準(GB/203-94)對?；郀t礦渣的質(zhì)量要求規(guī)定如下： ①粒化高爐礦渣的質(zhì)量系數(shù)K應不小于1.2;(企業(yè)內(nèi)控標準不小于1.6) ;②?；郀t礦渣中錳化合物的

23、含量，以MnO計不得超過4%，錳鐵合金?；郀t礦渣的MnO允許放寬到15%；硫化物含量(以硫計)不得超過3%；氟化物含量(以氟計)不得大于2%；③?；郀t礦渣的松散容量不大于1.2kg/L，最大直徑不得超過100mm，大于10mm顆粒含量(以重量計)不大于8%；④粒化高爐礦渣不得混有外來夾雜物，如鐵尖泥，未經(jīng)淬冷的塊狀礦渣等； ⑤礦渣在未烘干前,其貯存期限從液冷成粒時算起，不宜3個月。 </p><p>　　（2

24、）礦渣的質(zhì)量系數(shù)和化學成分應符合表1-1的要求：</p><p>　　表1-2 礦渣等級劃分</p><p>　　注:（1）CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、TiO2均為質(zhì)量百分數(shù)。 </p><p>　?。?）礦渣放射性應符合GB6763的規(guī)定，具體數(shù)值由水泥廠根據(jù)礦渣摻加量確定。</p><p>　　1.1.2?；郀t礦渣微粉

25、</p><p>　　?；郀t礦渣粉是將符合國家標準規(guī)定的水淬?；郀t礦渣經(jīng)干燥、粉磨(或添加少量石膏一起粉磨) 達到相當細度且符合活性指數(shù)要求的一種粉體材料。自從1862年德國人發(fā)現(xiàn)水淬粒化高爐礦渣具有潛在活性后，礦渣長期作為水泥混合材使用。礦渣在作為水泥混合材使用上國內(nèi)外存在差異，國外除將礦渣和水泥熟料混磨生產(chǎn)礦渣水泥外，還有將礦渣單獨磨細，然后與磨細后的熟料混合，生產(chǎn)礦渣水泥，而國內(nèi)只是通過混磨生產(chǎn)礦渣水泥

26、。由于礦渣較熟料難磨細，混磨時水泥中礦渣的細度較熟料小的多，水泥細度控制在300m2/kg左右的情況下，礦渣粉的細度僅能達到200～250m2/kg左右，因而不但水泥中礦渣粉的活性不能充分發(fā)揮，而且礦渣用過高時，使混凝土的粘聚性很差，混合料容易離析和泌水，混凝土抗?jié)B性能降低。這樣礦渣在水泥中的摻量受到了較大限制，一般不超過30％。礦渣是將鋼鐵企業(yè)使用高爐冶煉生鐵時產(chǎn)生的熔融態(tài)爐渣經(jīng)過急冷得到的，由于來不及結(jié)晶而大部分形成玻璃態(tài)的物質(zhì)。礦

27、渣具有較高的潛在活性，以前一直作為一種工業(yè)副產(chǎn)品(廢渣) 使用，主要用于水泥生產(chǎn)中與水泥熟料共同粉磨制備礦渣水泥，由此基本解決了礦渣的綜合利用問題。由于礦渣的易磨性比</p><p>　　礦渣粉質(zhì)量標準 （1）國家標準（GB/T18045-2000）<用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉>有如下規(guī)定： </p><p>　　①?；郀t礦渣粉(簡稱礦渣粉)定義;符合GB/T203標

28、準規(guī)定的?；郀t礦渣經(jīng)干燥,粉磨(或添加少量石膏一起粉磨)達到相當細度，且符合相應活性指數(shù)的粉體，礦渣粉粉磨時充許加入助磨劑，加入量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1%； ②礦渣粉密度不小于2.8g/cm3；比表面積不小于350m2/kg；（企業(yè)內(nèi)控標準：不小于400m2/kg） ③礦渣粉共分為三級，S105、S95、S75，他們對應的活性指數(shù)7天不小于95%、75%和55%,28天不小于105%、95%和75%，流動度比小于85%、90%和95%

29、 ④礦渣粉含水量不大于1.0% ⑤三氧化硫不大于4.0% ⑥離子不大于0.02% ⑦燒失量不大于3.0% </p><p>　?。?）礦渣微粉的技術(shù)指標應符合表1-3的要求：</p><p>　　表1-3礦渣粉等級劃分</p><p>　　礦渣微粉作為水泥生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原材料，根據(jù)活性和比表面積的不同，一般摻加量在20～70%，摻入礦渣微粉的礦渣硅酸鹽水泥，性能明顯得

30、到改善，它具有以下優(yōu)點：</p><p>　　①凝結(jié)初期易于控制水泥的流變性，提高水泥的流動度；② 降低水化熱；</p><p>　?、?減少水泥中熟料的需求量，增加礦渣水泥的后期強度；④ 抗硫酸鹽侵蝕性強，因為摻加了礦渣微粉的礦渣硅酸鹽水泥中C3A含量降低，相應的，水化時減少了Ca(OH)2的含量，因而抗硫酸鹽侵蝕性能增加；⑤ 抗堿骨料反應；⑥ 抗微縮，與鋼筋結(jié)合力強。</p>

31、;<p>　　1.2水泥混合材石膏</p><p>　　石膏是一種礦物，為單斜晶體，呈板狀或纖維狀，也有細粒塊狀的，呈淡灰、微紅、淺黃或淺藍色。石膏加熱至128℃，失去大部分結(jié)晶水，變成熟石膏；163℃以上，結(jié)晶水全部失去。熟石膏粉末與水混合后有可塑性，但不久就硬化重新變成石膏。硫酸鈣和石膏可用作聯(lián)合制造硫酸和水泥的原料，還可做油漆的白顏料、紙張的填料和豆腐的凝結(jié)劑。</p><

32、p>　　水泥生產(chǎn)中所需石膏的原料主要為含硫酸鈣的天然石膏（又稱生石膏）或含硫酸鈣的化工副產(chǎn)品和磷石膏、氟石膏、硼石膏等廢渣，其化學式為CaSO4﹒2H2O,也稱二水石膏。將天然二水石膏在不同的溫度下煅燒可得到不同的石膏品種。如將天然二水石膏在107~1700℃的干燥條件下加熱可得建筑石膏。</p><p>　　將建筑石膏加水后，它首先溶解于水，然后生成二水石膏析出。隨著水化的不斷進行，生成的二水石膏膠體微粒

33、不斷增多，這些微粒比原先更加細小，比表面積很大，吸附著很多的水分；同時漿體中的自由水分由于水化和蒸發(fā)而不斷減少，漿體的稠度不斷增加，膠體微粒間的黏結(jié)逐步增強，顆粒間產(chǎn)生摩擦力和黏結(jié)力，使?jié){體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產(chǎn)生凝結(jié)。繼續(xù)水化，膠體轉(zhuǎn)變成晶體。晶體顆粒逐漸長大，使?jié){體完全失去可塑性，產(chǎn)生強度，即漿體產(chǎn)生了硬化。這一過程不斷進行，直至漿體完全干燥，強度增加到適當程度，此時漿體已硬化人造成石材。</p><p&g

34、t;　　石膏屬單斜晶系，解理度很高，容易裂開成薄片，是生產(chǎn)石膏膠凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸鹽水泥的緩凝劑。石膏經(jīng)600～800°C煅燒后，加入少量石灰等催化劑共同磨細，可以得到硬石膏膠結(jié)料（也稱金氏膠結(jié)料）；經(jīng)900～1000°C煅燒并磨細，可以得到高溫煅燒石膏。用這兩種石膏制得的制品，強度高于建筑石膏制品，而且硬石膏膠結(jié)料有較好的隔熱性，高溫煅燒石膏有較好的耐磨性和抗水性。這類石膏的主要性能：<

35、/p><p>　?、倌Y(jié)硬化快。建筑石膏在加水拌合后，漿體在幾分鐘內(nèi)便開始失去可塑性，30min內(nèi)完全失去可塑性而產(chǎn)生強度，大約一星期左右完全硬化。為滿足施工要求，需要加入緩凝劑，如硼砂、酒石酸鉀鈉、檸檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨膠或皮膠等。 ?、谀Y(jié)硬化時體積微膨脹。石膏漿體在凝結(jié)硬化初期會產(chǎn)生微膨脹。這一性質(zhì)石膏制品的表面光滑、細膩、尺寸精確、形體飽滿、裝飾性好。③孔隙率大。建筑石膏在拌合時，為使?jié){體具有施工要求的

36、可塑性，需加入石膏用量60%～80%的用水量，而建筑石膏水化的理論需水量為18.6%，所以大量的自由水在蒸發(fā)時，在建筑石膏制品內(nèi)部形成大量的毛細孔隙。導熱系數(shù)小，吸聲性較好，屬于輕質(zhì)保溫材料;④具有一定的調(diào)濕性。由于石膏制品內(nèi)部大量毛細孔隙對空氣中的水蒸氣具有較強的吸附能力，所以對室內(nèi)的空氣濕度有一定的調(diào)節(jié)作用;⑤防火性好。石膏制品在遇火災時，二水石膏將脫出結(jié)晶水，吸熱蒸發(fā)，并在制品表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層，可有效減少火焰對內(nèi)部結(jié)構(gòu)

37、的危害。建筑石膏制品在防火的同時自身也會遭到損壞，而且石膏制品也不宜長期用于靠近65℃以上高溫的部位，以免二水石膏在此溫度下失去結(jié)晶水，從而失去強度;⑥耐水性</p><p>　　石膏在水泥生產(chǎn)中起緩凝作用：水泥水化時，石膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆粒表面上形成保護膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化反應，控制了水泥的水化反應速度，延緩了凝結(jié)時間。石膏在水泥中成分雖

38、然只占到3%左右甚至更少，但是卻在水泥中扮演著舉足輕重的角色。以下從急凝和假凝來分析石膏對水泥的影響。石膏在水泥中的作用主要是用于水泥凝結(jié)時間的調(diào)節(jié)。它的化學分子式為 CaS04﹒2H2O。加熱時，石膏會脫水形成半水石膏（CaS04﹒1/2H2O），也稱為燒石 ，又稱為硬石膏。石膏完全脫水則產(chǎn)生無水石膏（CaS04）低的活性，又稱為干固水泥。當水泥中未摻石膏時，水泥中鋁酸三鈣（C3A）會與水迅速反應，硅酸三鈣 C3S）也會有顯著的水化作

39、用。若 C3A 含量較高，水泥的比表面積又較大，則有可能產(chǎn)生急凝。水化過程中伴隨顯著的放熱，并且隨后則有水泥漿體的硬化，這就是所謂的急凝。急凝使新拌混凝土失去可塑性，對混凝土的生產(chǎn)極為不利。因此，在水泥粉磨時應加入適宜的石膏量。C3A 含量高時，應摻入較多的石膏，但石膏過多反而會產(chǎn)生不良的影響，會使水泥產(chǎn)生假凝現(xiàn)象，甚至會</p><p>　　1.3礦渣水泥的性質(zhì)和用途</p><p>　

40、　我國生產(chǎn)的通用水泥大體有六種，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合水泥。礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥）是我國六大水泥品種之一，是產(chǎn)量最多的水泥品種。其由硅酸鹽熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成。水泥中?；郀t礦渣摻加量按重量百分比計為20％～70％。允許用不超過混合材總摻量1：3的火山灰質(zhì)混合材（包括粉煤灰）、石灰石、窯灰來代替部分粒化高爐礦渣。若為火山灰質(zhì)混合材料不得超過15%；若

41、為石灰石不得超過10%；若為窯灰不得超過8%。允許用火山灰質(zhì)混合材料與石灰石，或與窯灰共同來代替礦渣，但代替的總量最多不得超過水泥質(zhì)量的15%，其中石灰石仍不得超過10%，窯灰仍不得超過8%。替代后水泥中?；郀t礦渣不得少于20％。礦渣硅酸鹽水泥，是用硅酸鹽水泥熟料與?；郀t礦渣再加入 3%～5%的石膏混合磨細或者分別磨后再加以混合均勻而制成的。礦渣硅酸鹽水泥簡稱為礦渣水泥。在磨制礦渣水泥時，高爐礦渣的摻入量對水泥的抗壓強度影響不大，而

42、對抗拉強度的影響更小，所以，其摻入量可以占到水泥重量的 20%～85%。這樣對于提高水泥質(zhì)量，降低水泥生產(chǎn)成本是十分有利的</p><p>　　礦渣硅酸鹽水泥技術(shù)指標主要有不溶物、燒失量、細度、凝結(jié)時間、安定性、氧化鎂含量、三氧化硫含量、堿含量及強度指標。 </p><p>　?、俨蝗芪?：不溶物是指水泥經(jīng)酸和堿處理，不能被溶解的殘留物。其主要成分是結(jié)晶SiO2, 其次是R2O3（指Al2

43、O3、Fe2O3），是水泥中的非活性組分之一。 </p><p>　　I型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過0.75%，II型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過1.5%。 </p><p>　?、跓Я?燒失量是指水泥在950～1000℃高溫下煅燒失去的質(zhì)量百分數(shù)。I型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.0%。II型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.5%。普通硅酸鹽水泥中燒失量不得大于5.0%。 </p>

44、;<p>　　③細度:細度即水泥的粗細程度，通常用比表面積或篩余百分數(shù)表示。 </p><p>　　水泥細度過粗，不利于水泥活性的發(fā)揮；而細度過細時需水量增加，粉磨電耗增加。 礦渣硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg，普通水泥80μm方孔篩篩余不得超過10.0%。 </p><p>　?、苣Y(jié)時間:水泥凝結(jié)時間是水泥從加水開始到失去流動性，從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時

45、間，凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。①初凝時間：水泥從加水開始到標準稠度凈漿失去流動性并開始失去塑性的時間；②終凝時間：水泥從加水開始到標準稠度凈漿完全失去塑性，開始產(chǎn)生機械強度的時間。 </p><p>　　硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min，終凝不得遲于6.5h，普通硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min，終凝不得遲于10h。 </p><p>　　⑤安定性:硬化水泥漿體體積變化的均勻性

46、稱為水泥體積安定性，簡稱安定性。安定性一般采用雷氏夾或試餅法、沸煮法檢驗。 </p><p>　　若水泥中某些成分的化學反應發(fā)生在水泥水化過程中甚至硬化后，產(chǎn)生劇烈而不均勻的體積變化，使建筑物強度明顯降低甚至潰裂，這種現(xiàn)象便是水泥安定性不良。引起水泥安定性不良的原因主要是游離氧化鈣、氧化鎂含量過高或石膏摻量過多。 </p><p>　?、扪趸V含量: 水泥中氧化鎂含量過高時，可能出現(xiàn)游離M

47、gO含量過高和方鎂石（結(jié)晶MgO）結(jié)晶過大，由于其緩慢的水化和體積膨脹將就可能使水泥硬化體結(jié)構(gòu)破壞。游離MgO比游離CaO更難水化，沸煮法不能檢定，必須采用壓蒸安定性試驗進行檢驗。水泥中氧化鎂的含量不得超過5.0%，若經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，則水泥中氧化鎂含量允許放寬到6.0%。 </p><p>　　⑦三氧化硫:水泥中的三氧化硫主要是生產(chǎn)水泥時為調(diào)節(jié)凝結(jié)時間加石膏而帶入的。硅酸鹽水泥中SO3含量超過3.5%后，強

48、度下降，膨脹率上升，可能造成水泥體積安定性不良。因此，水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5%。 </p><p>　?、鄩A含量:水泥中堿含量過高時，若骨料中含在活性成分，可能發(fā)生堿集料反應使混凝土破壞。水泥中堿含量按Na2O＋0.658K2O計算值來表示。用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。 </p><p>　?、釓姸扰c強度等級: 水泥強度是水泥度體單位

49、面積上所能承受的外力。是水泥技術(shù)要求中最關(guān)鍵的主要性能指標，又是設計混凝土配合比的重要依據(jù)。水泥強度以不同齡期抗壓強度、抗折強度表示。由于水泥強度隨時間逐漸增大，一般稱3d或7d以前的強度為早期強度，28d及其后的強度為后期強度。水泥到28d時強度已大部分發(fā)揮出來，以后強度增加緩慢。 </p><p>　　強度等級是按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度來劃分的，礦渣硅酸鹽水泥劃分為42.5、42.5R、52.5、52.

50、5R、62.5、62.5R六個強度等級，其中R型為早強型水泥，其早期強度較高。各強度等級水泥的各齡期強度值不利低于下表1—4數(shù)值:</p><p>　　表1—4各強度等級水泥的各齡期強度</p><p>　　礦渣硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥相比有如下特點：第一，具有較強的抗溶出</p><p>　　性和抗硫酸鹽侵蝕性能，故能用于水上工程、海港及地下工程等，但在酸性水及

51、含鎂鹽的水中，礦渣水泥的抗侵蝕性較普通水泥差。第二，水化熱較低，適合于澆筑大體積混凝土。第三，耐熱性較強，使用在高溫車間及高爐基礎(chǔ)等容易受熱的地方比普通水泥好。第四，早期強度低，而后期強度增長率高，所以在施工時應注意早期養(yǎng)護。此外，在循環(huán)受干濕或凍融作用條件下，其抗凍性不如硅酸鹽水泥，所以不適宜用在水位時常變動的水工混凝土建筑中。</p><p>　　礦渣硅酸鹽水泥的顏色比硅酸鹽水泥淡，容積密度較硅酸鹽水泥小，為

52、2.8～3.0g/cm3，松散容積密度為0.9～1.2 g/cm3，緊密容積密度為1.4～1.8 g/cm3。凝結(jié)時間一般比硅酸鹽水泥要長，初凝時間一般為2～5h，終凝時間5～9h。標準稠度與普通水泥相近。為了提高水泥在其強度，水泥的細度一般要求磨得要細些，一般控制在0.08mm方孔篩篩余在5%左右。礦渣水泥的安定性良好，早期強度較普通水泥低，但后期強度可以超過普好的通水泥。溫度對礦渣水泥的發(fā)展較硅酸鹽水泥敏感，所以不宜在冬天露天施工使

53、用。</p><p>　　礦渣水泥的水化熱較硅酸鹽水泥小，耐火性和抗碳酸鹽性與硅酸鹽水泥相近，在淡水和硫酸鹽水中的穩(wěn)定性優(yōu)于硅酸鹽水泥，耐熱性較好，與鋼筋的粘結(jié)力也很好，抗大氣性及抗凍性不及硅酸鹽水泥，過早干燥及干濕交替對礦渣水泥的強度發(fā)展不利；和異性較差，泌水量大，因此，施工上要采取相應措施，如加強保潮養(yǎng)護，嚴格控制加水量，低溫施工時采用保溫養(yǎng)護等。也可加入一些外加劑，如減水劑、元明粉、明礬石粉、三乙醇胺等，以

54、提高礦渣水泥的早期強度。</p><p>　　根據(jù)上述礦渣水泥的性能特點，礦渣水泥可以代替硅酸鹽水泥廣泛用于地面及地下建筑物，制造各種混凝土和鋼筋混凝土制品構(gòu)件；由于抗飾性較好，可以用于水工及海工建筑；由于水化熱低，可用于大體積混凝土工程；由于耐熱性較好，可用于高溫車間的建筑物，溫度達300～400 ℃的熱氣體通道等；由于抗凍性較硅酸鹽水泥差，故不宜用于有凍融循環(huán)及干濕交替條件下使用的建筑工程。</p>

55、;<p>　　而所謂新型礦渣水泥，是把礦渣磨成的微粉和熟料磨成的細粉按不同比例配合混合均勻而制得的礦渣硅酸鹽水泥。它改變了傳統(tǒng)的礦渣水泥由礦渣和硅酸鹽水泥熟料混合粉磨的生產(chǎn)方式。這種水泥不僅能完全具有傳統(tǒng)礦渣水泥的優(yōu)點，而且它還消除了原礦渣水泥存在的早期強度低等某些弱點。其有早期強度高，流動性能好，高標號水泥中礦渣摻入量也大大增加等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。它不僅可作水泥的混合材，同時細磨至一定比面積的微粉可直接用于混凝土

56、，是高標號混凝土的拌和料。</p><p>　　1.4礦渣水泥的生產(chǎn)</p><p>　　礦渣水泥的生產(chǎn)過程與普通硅酸鹽水泥相同。粒化礦渣烘干后與硅酸鹽水泥熟料、石膏按一定比例送入磨內(nèi)共同粉磨。根據(jù)水泥熟料、礦渣的質(zhì)量，改變熟料和礦渣的配合比及水泥的粉磨細度，可生產(chǎn)出不同標號的水泥。</p><p>　　礦渣水泥的最大缺點是早期強度比普通水泥低，因此，如何提高它的早

57、期強度是改善礦渣水泥的主要環(huán)節(jié)，一般可采用以下措施：</p><p>　　1、改善熟料的礦物組成</p><p>　　在可能的情況下適當提高水泥熟料中C3S和C3A的含量，以利于提高礦渣水泥的早期強度。如表1-5所示，熟料中C3A含量增加，可提高水泥的早期強度。 </p><p>　　表1-5熟料礦物組成對礦渣水泥強度的影響</p>

58、<p>　　2、控制礦渣的質(zhì)量和加入量</p><p>　　據(jù)研究，礦渣水泥的早期強度與?；V渣的化學成分和玻璃體含量有關(guān)。當?shù)V渣的化學成分相當于相圖中的C2AS和C2S區(qū)域時，礦渣水泥的早期強度和后期強度均可增高，同時水淬的質(zhì)量對礦渣的活性影響也很大。所以當生產(chǎn)標號較高的礦渣水泥時，在條件許可的情況下，應選用化學成分和水淬質(zhì)量的礦渣。</p><p>　　礦渣的加入量越多，水泥

59、的早期強度下降越大，而摻入量適當時，早期強度下降不大，而后期（28天）強度還會有所提高，如表1-6所示。</p><p>　　表1-6不同礦渣摻入量的礦渣水泥強度</p><p>　　3、提高水泥的粉磨細度</p><p>　　提高水泥的粉磨細度，對水泥的強度，尤其是早期強度影響十分明顯。表1-7列出了粉磨細度對礦渣水泥強度的影響。</p><p

60、>　　表1-7粉磨細度對礦渣水泥強度的影響</p><p>　　從表1-7中可以看出，水泥的水泥的粉磨細度對提高水泥強度的作用是很顯著的，水泥的比表面積從3500cm2/g 到4500cm2/g時，強度甚至超過了純硅酸鹽水泥。但是，提高水泥粉磨細度，會降低磨機的產(chǎn)量，增加單位產(chǎn)品電耗，提高水泥成本。</p><p>　　因此，水泥細度，必須結(jié)合工廠具體條件，根據(jù)綜合技術(shù)指標確定。&l

61、t;/p><p>　　增加礦渣水泥中熟料的細度，對水泥的強度更為有利。在工藝上可采用二級粉磨流程。先在一級磨中將水泥熟料進行粗磨，然后在二級磨中將磨細熟料和礦渣共同粉磨制成品。還應該注意到，提高礦渣水泥細度，不僅可以提高其早期強度，而且還有利于改善礦渣水泥的和異性和減少泌水性。</p><p><b>　　4、增加石膏加入量</b></p><p>

62、;　　礦渣水泥中的石膏，除了起調(diào)節(jié)凝結(jié)速度的作用外，還對礦渣起著硫酸鹽激發(fā)的作用，加速礦渣水泥的硬化過程。因此，礦渣水泥中的石膏加入量可隨著水泥中礦渣摻量的增加而適當多加，特別是當熟料和礦渣中含氧化鋁量較高，水泥的粉磨細度較細時更可以多加，但用量也不宜過多，否則會引起膨脹。國家標準規(guī)定礦渣水泥中三氧化硫含量不大于4%。在工廠生產(chǎn)中，礦渣水泥中的較佳石膏含量，以SO3計，一般為2.0%~3.0%。</p><p>

63、　　除此之外，在礦渣水泥中，加入適量石灰石代替礦渣，可以提高礦渣水泥的早期強度，這是由于CaCO3和水化鋁酸鈣可形成水化碳鋁酸鈣所致。</p><p>　　1.5礦渣水泥的水化和硬化</p><p>　　磨細礦渣單獨調(diào)水時，硬化極為緩慢，強度也很低，但是礦渣硅酸鹽水泥具有很好的強度，其后期強度甚至可以超過純硅酸鹽水泥，這表明了礦渣在水泥中不是惰性組分，而是能積極參加反應的活性組分。<

64、/p><p>　　礦渣水泥的水化硬化過程較硅酸鹽水泥的更為復雜，但基本上可以歸納如下：礦渣硅酸鹽水泥調(diào)水后，首先水泥熟料礦物與水作用，生成水化硅酸鈣、水化鐵酸鈣和氫氧化鈣等，這些水化物的性質(zhì)與純硅酸鹽水泥水化時是相同的。生成的氫氧化鈣是礦渣的堿性激發(fā)劑，它解離了玻璃體的結(jié)構(gòu)，是玻璃體中的Ca2+、AlO45—、Al3+、SiO44—離子進入溶液，生成新的水化物，即水化硅酸鹽、水化鋁酸鈣。有石膏存在時，還生成水化硫鋁酸

65、鈣，其次還會生成水化鋁硅酸鈣和水化石榴子石等。由于礦渣水泥中孰料含量相對減少，并且有相當多的氫氧化鈣又于礦渣組分相互作用，所以與硅酸鹽水泥相比，水化產(chǎn)物的堿度一般要低些，其中氫氧化鈣的含量也相對減少。</p><p>　　由上述可知，礦渣水泥的硬化過程，首先是水泥熟料礦物的水化硬化，然后礦渣才參加反應。由于在礦渣水泥中，水泥熟料礦物的含量相對減少了（與硅酸鹽水泥相比）。因此，礦渣水泥的早期強度較慢，所表現(xiàn)出來的是

66、水泥的3天和7天強度偏低。另外，硬化時的外界溫度對礦渣水泥的硬化速度的影響也較硅酸鹽水泥為大，如施工溫度低，將顯著影響水泥的早期強度。表1-8列出了溫度對水泥強度發(fā)展的影響實例。當采用濕熱處理時，則可在很大程度上加速礦渣水泥的硬化速度，使礦渣水泥的強度顯著提高。</p><p>　　表1-8溫度對普通水泥和礦渣水泥強度的影響</p><p>　　1.6水泥的密度和細度</p>

67、<p>　　水泥的密度是指物料在沒有空隙狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量，以g∕cm3</p><p>　　表示，過去習慣稱比重。水泥品種不同，密度也不相同，一般的變動范圍如表1-9所示：</p><p>　　表1-9不同品種水泥密度波動范圍</p><p>　　水泥的密度，對于某些特殊工程，如粘結(jié)工程、澆灌工程和油井堵塞工程等，是很重要的建筑性質(zhì)之一，因為在這些

68、工程中，希望水泥漿迅速下沉，生成致密的水泥石，故要求密度大一些。影響水泥密度的因素，主要有熟料礦物組成和燃燒程度，水泥的貯存時間和條件，以及混合材的品種和摻加量等。</p><p>　　水泥一般由幾微米到幾十微米的大小不同的顆粒組成，它的粗細程度（顆粒大?。┏蔀樗嗟募毝?。水泥細度直接影響水泥的凝結(jié)硬化速度、強度、需水量、析水率、干縮性、水化熱等一系列物理性能，因此生產(chǎn)單位和使用單位對水泥細度都很重視。水泥細度有

69、篩余百分數(shù)、比表面積、顆粒平均直徑和顆粒級配等表示方法。目前我國普遍采用篩余百分數(shù)、比表面積兩種。GB/T1345~1991《水泥細度檢驗方法》用的是篩析法，包括負壓篩析法、手工干篩和水篩法，負壓篩析法用負壓篩析儀進行篩析。當有爭議時，以負壓篩析法為準。我國六大水泥標準中規(guī)定的細度指標多采用篩余百分數(shù)。在相同的粉磨條件下，影響水泥粉磨細度的主要因素是熟料的易磨性、混合材的易磨性及摻加量。一般講，C3S含量高的熟料易磨，C2S含量高的熟料

70、難磨?；旌喜闹谢鹕交?、粉煤灰易磨，礦渣難磨。</p><p>　　1.7水泥的凝結(jié)時間和體積安定性</p><p>　　1.7.1水泥的凝結(jié)時間</p><p>　　水泥的凝結(jié)時間分為初凝和終凝。初凝為水泥加水拌和時到水泥漿體開始失去可塑性的時間，終凝為水泥加水拌和時到水泥漿體完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度的時間。</p><p>　　為使混凝

71、土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、澆搗或砌筑，水泥初凝不能過早；當施工完畢，則要求盡快硬化，產(chǎn)生強度，故終凝時間又不能太遲。水泥漿體的凝結(jié)時間對于工程施工具有重要意義。在水化的誘導期，水泥漿的可塑性基本不變；然后逐漸失去流動能力，開始凝結(jié)，到達“初凝”。接著就進入凝結(jié)階段，繼續(xù)變硬，待完全失去可塑性，有一定結(jié)構(gòu)強度，及為“終凝”。從和水開始到失去流動性即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時間稱為的凝結(jié)時間。凝結(jié)時間又分為初凝時間和終凝時

72、間。初凝表示漿開始失去可塑性并凝聚成塊，此時不具有機械強度。終凝表示膠體進一步緊密并失去其可塑性，產(chǎn)生了機械強度，并能抵抗一定的外力。影響水泥凝結(jié)時間的因素是多方面的，凡是影響水泥水化速度的因素，一定都影響水泥的凝結(jié)時間，如環(huán)境、溫度，熟料中游離氧化鈣含量，氧化鉀及氧化鈉含量，熟料礦物組成，混合物摻量，粉磨細度，水泥用水量，貯存時間，石膏的形態(tài)和用量以及外加劑等。</p><p>　　我國標準規(guī)定，凝結(jié)時間用規(guī)定

73、的凝結(jié)時間測定儀進行測定。初凝時間過短，往往來不及施工；反之，終凝時間太長，又會妨礙工程進展，造成實際工作中的困難。因此，各國標準都規(guī)定了水泥凝結(jié)時間。</p><p>　　我國國家標準GB201-81規(guī)定。初凝時間不得早于45min，終凝時間硅酸鹽水泥不得遲于6 h 30 min，普通硅酸鹽水泥不得遲于10h。</p><p>　　水泥凝結(jié)需要注意的是假凝和瞬凝兩種不正常的凝結(jié)現(xiàn)象。一、

74、瞬凝俗稱急凝，他發(fā)生時的特征是水泥加水調(diào)和后，水泥凈漿很快地凝結(jié)成一種粗糙、非塑性的混合物，而使施工困難，并降低早期強度。瞬凝發(fā)生的原因主要是由于水泥中未摻或少摻石膏；低溫煅燒和慢冷熟料所制成的水泥，也可能產(chǎn)生瞬凝；熟料中C3A含量比較多的水泥，也容易發(fā)生瞬凝。二、假凝或稱粘凝，是水泥加水后在很短幾分鐘內(nèi)就發(fā)生凝固的想象，但不像瞬凝那樣放出一定的熱量來。出現(xiàn)假凝的水泥漿不再加水而重新攪拌可恢復可塑性，仍可澆灌施工，強度降低也不大。假凝的

75、原因，一般認為是在粉磨水泥時，由于磨內(nèi)溫度過高，部分石膏脫水成半水石膏所致。此外，熟料的生燒、過燒和慢冷也容易引起水泥假凝。</p><p>　　1.7.2水泥的體積安定性</p><p>　　水泥凝結(jié)硬化后體積變化的均勻性，是評定水泥質(zhì)量的重要指標之一。水泥在凝結(jié)硬化后因內(nèi)部化學反應產(chǎn)生局部膨脹，而導致水泥石結(jié)構(gòu)的破壞，就是所謂體積安定性不良。水泥安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含游

76、離氧化鈣、方鎂石或摻入過量的石膏造成的。游離氧化鈣是影響安定性的主要因素。我國標準中規(guī)定的安定性指標是指由游離氧化鈣含量過高引起的安定性不良。通常采用試餅法和雷氏法檢驗，但有爭議時以雷氏法為準。</p><p>　　當采用試餅法檢驗時，試餅的形狀、煮沸前試餅養(yǎng)護溫度與濕度對實驗結(jié)果關(guān)系很大。養(yǎng)護溫度如果過高，或者濕度不夠，可能在未煮沸前就使試餅發(fā)生收縮裂紋（這不能說明是試樣不安定）；如果溫度太低，沸煮時可能產(chǎn)生脫

77、皮現(xiàn)象。因此必須重視煮沸前24±2小時的養(yǎng)護，并且應在沸煮前觀察試餅有無裂紋或彎曲現(xiàn)象。試餅沸煮后一般出現(xiàn)的情況有：崩裂、龜裂、疏松、彎曲、完整等五分鐘，除了完整外，其余都不合格。鑒定試餅要十分認真細心，特別是安定性在合格邊緣時更要細膩，可輕擊試餅，聽其聲音是否清脆。</p><p>　　由熟料中方鎂石引起的安定性問題，水泥標準中一般都是規(guī)定熟料中氧化鎂的限量或同時對水泥進行壓蒸試驗。熟料中氧化鎂的含量

78、，水泥標準都有明確的規(guī)定。如水泥壓蒸安定性合格，則熟料中氧化鎂允許放寬到6%。</p><p>　　由石膏可能引起的安定性問題，水泥標準中一般用限制SO3含量的辦法來防止。</p><p><b>　　1.8水泥的強度</b></p><p>　　水泥強度是水泥重要的物理力學性能之一，是硬化的水泥石能夠承受外力破壞的能力。水泥的強度是評價水泥質(zhì)

79、量的重要指標，是劃分強度等級的依據(jù)。各主要國家都有各自的水泥強度測定方法。我國的國家標準規(guī)定，將水泥與標準砂以1：2.5的比例配成砂漿，按嚴格規(guī)定進行測試。另外，也常用非標準的方法，例如采用水泥凈漿或者尺寸較小的試體，在一定范圍內(nèi)進行對比試驗。但是，不同測試方法所得到的強度值不能直接相比。同時，由于水泥的強度是逐漸增長的，所以在說明強度時，還須指明測試時的養(yǎng)護齡期。</p><p>　　本研究采用抗壓強度儀測試不

80、同石膏加入量的礦渣水泥的抗壓強度。強度是指膠砂硬化試體所能承受外力破壞的能力，用MPa（兆帕）表示。它是重要的物理力學性能之一。</p><p>　　根據(jù)受力形式的不同，水泥強度通常分為抗壓強度、抗折強度和抗拉強度三種。水泥膠砂硬化試體承受壓縮破壞時的最大應力，稱為水泥的抗壓強度；水泥膠砂硬化試體承受彎曲破壞時的最大應力，稱為水泥的抗折強度；水泥膠砂硬化試體承受拉伸破壞時的最大應力，稱為水泥的抗拉強度。</

81、p><p>　　礦渣水泥的規(guī)定等級為：32.5、32.5R，42.5、42.5R，52.5、52.5R（R表示早強型，主要是3d強度較同強度等級水泥高）</p><p>　　1.9礦渣水泥的研究進展</p><p>　　1.9.1礦渣水泥的研究</p><p>　　1862 年德國人發(fā)現(xiàn)礦渣具有潛在的活性后，礦渣長期作為水泥混合材使用。1865

82、年德國開始生產(chǎn)石灰礦渣水泥，1880 年初生產(chǎn)礦渣硅酸鹽水泥。自此，礦渣硅酸鹽水泥良好的耐久性及應用價值不斷為人們所認識，19 世紀初便在歐洲得到了廣泛的應用。德國有關(guān)礦渣硅酸鹽水泥的研究資料比硅酸鹽水泥的還要多。1933 年出現(xiàn)了濕碾礦渣及濕碾礦渣混凝土技術(shù)，20 世紀50 年代這一技術(shù)曾在大型混凝土和預制混凝土中應用，因濕碾礦渣漿的儲存和運輸困難的缺點該技術(shù)并未得到廣泛推廣。1958 年南非將礦渣烘干磨細，克服了濕碾礦渣漿儲存及運輸

83、困難的缺點，首次將礦渣粉用于商品混凝土。進入20 世紀60 年代，隨著預拌混凝土工業(yè)的興起和發(fā)展，礦渣粉作為混凝土的獨立組分到到了廣泛應用，20 世紀90年代在東南亞、我國臺灣、香港地區(qū)也得到了廣泛的使用。目前，國外一些發(fā)達國家已將摻有礦渣粉的混凝土普遍用于各類建筑工程。西歐摻有礦渣粉的水泥約占水泥總用量的20%；荷蘭礦渣粉摻量65%～70%的水泥約占水泥總銷量的60%，幾乎各種混凝土結(jié)構(gòu)都采用此種水泥；英國礦渣粉的每年銷售量已達到10

84、0 多萬噸；美國、加拿大現(xiàn)在也將礦渣粉</p><p>　　美國1982年發(fā)布了《混凝土和砂漿用的磨細粒化高爐礦渣》標準(ASTM C989 - 82) ，并于1989 年進行了修訂。澳大利亞、加拿大、英國等在1980 年～1986年期間也相繼制定了高爐礦渣粉的材料標準。日本在1986 年由土木學會制定了《混凝土用礦渣粉》標準草案，于1995 年3月正式修訂為日本的國家工業(yè)標準(J ISA6206 - 1995)

85、 ，日本1988 年還制定了《摻高爐礦渣粉的混凝土的設計與施工指南(草案) 》。這些標準的制定和實施極大地推動了礦渣粉混凝土技術(shù)的研究，并促使礦渣粉混凝土技術(shù)得到了令人矚目的發(fā)展。 </p><p>　　在我國，礦渣運用的歷史久遠，但都是作為活性混合材添加在水泥熟料中，成為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。隨著國際上對礦渣粉研究的不斷深入和大規(guī)模的開發(fā)利用，我國改革開放的力度不斷加大，預拌混凝土的崛起與

86、發(fā)展以及政府日益注重的環(huán)境保護，自20 世紀90 年代起，我國開始了礦渣粉的特性及應用研究工作。清華大學對礦渣粉在高強混凝土的應用中進行了研究，在其編寫的《高強混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工指南》一書中特別提出礦渣粉在配置高強混凝土方面的巨大潛力。冶金部建筑研究總院在搜集大量國內(nèi)外有關(guān)資料，尤其是在日本資料的基礎(chǔ)上，立項進行礦渣粉成套技術(shù)的開發(fā)研究工作，在產(chǎn)品性能、礦渣粉混凝土性能等方面獲得了大量數(shù)據(jù)，完成了“寶鋼高爐渣微粉在混凝土中應用研究”課

87、題的第一階段工作，上海建筑科學研究院和上海寶鋼企業(yè)開發(fā)總公司共同完成了該課題。此課題的完成為1998 年上海市地方標準《混凝土和砂漿用?；郀t礦渣微粉》、1999年《?；郀t礦渣微粉在混凝土中應用技術(shù)規(guī)程》制定頒布創(chuàng)造了條件。2000 年國家標準《用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉》(GB18046-2000) 頒布實施，礦渣粉的應用逐漸成熟，并被</p><p>　　我國礦渣粉的生產(chǎn)和應用起始于1996 年，礦渣

88、粉生產(chǎn)工藝從最初的振動超細磨系統(tǒng)、改造原有的球磨機系統(tǒng)到現(xiàn)在的大型進口的立磨系統(tǒng)。目前國內(nèi)已建成十多條采用從國外引進立磨的大規(guī)?，F(xiàn)代化礦渣粉生產(chǎn)線。礦渣粉的應用從起初的大體積混凝土、大流動度混凝土以及海工工程、水利工程，發(fā)展到目前應用于高性能混凝土乃至于普通混凝土。各種混凝土結(jié)構(gòu)幾乎都使用礦渣粉。其中上海較為突出，據(jù)不完全統(tǒng)計該地區(qū)每年用于商品混凝土和摻加在水泥中的礦渣粉已達到200 萬噸。</p><p>　　

89、1.9.2研究礦渣水泥的意義</p><p>　　礦渣粉最重要的應用是等量替代混凝土中的水泥進行混凝土生產(chǎn)。它不僅可用于配制普通混凝土，而且還是高性能混凝土中必不可少的最常用礦物細摻料之一。高性能混凝土是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，在長期研究和實踐中創(chuàng)造的至今最完善的混凝土。它具有高耐久性、工作性、各種良好的力學性能、適用性、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟合理性。十多年來，它已在很多重要的工程中得到成功的應用，并正在逐漸取代近百年來

90、常用的普通混凝土，并在絕大多數(shù)的各類建筑物中使用。高性能混凝土是2 1世紀的混凝土，是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向。在混凝土中摻加適量的礦渣粉，能顯著的改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。改善新拌混凝土工作性主要表現(xiàn)在可以降低水化熱峰值，延遲水化熱峰值出現(xiàn)時間，從而減少溫差裂縫的產(chǎn)生；提高新拌混凝土的和易性、可泵性；減少坍落度的經(jīng)時損失；并具有一定的減水作用。改善硬化混凝土的耐久性主要表現(xiàn)在提高密實度，改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)；提高抗?jié)B性、

91、抗凍性、抗腐蝕能力，抑制堿—集料反應，提高了后期強度，從而增強了耐久性。</p><p>　　耐久性是目前混凝土各項性能中最重要的指標之一?；炷林惺褂玫V渣粉會給混凝土生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益?；炷林械V渣粉可等量替代20%～70%水泥，在粉煤灰、礦渣粉雙摻時礦渣粉依然可等量替代30%～40%水泥。在實際應用中，混凝土中礦渣粉平均摻量一般在30%左右，即每立方混凝土中可摻加100kg 左右。按北京目前水泥和礦渣

92、粉的差價約100 元計算，每立方混凝土可節(jié)約成本約10元，一個年產(chǎn)30萬m3 的混凝土攪拌站每年就可節(jié)約成本約300萬元。</p><p>　　在混凝土中使用礦渣粉最重要的是具有較大的節(jié)能和環(huán)境保護效益。水泥是混凝土中的膠凝材料，是最重要的組成。礦渣微粉作為水泥中混合材大量摻入時，同傳統(tǒng)的混合粉磨工藝相比，礦渣的摻量可提高巧15%-25%以上，同時減少了水泥中熟料用量，相當于減少了生產(chǎn)等量熟料而耗費的社會資源及能

93、耗，在水泥強度及各方面性能都能得到保證的同時，降低了水泥公司的生產(chǎn)成本。</p><p>　　礦渣微粉作為水泥中的一種優(yōu)質(zhì)混合材，在成品水泥中摻加量在20%以下時，對水泥性能幾乎無不利的影響，相反可改善水泥的流變性，提高水泥28天強度，既有利于水泥廠生產(chǎn)高強度等級的水泥，又相當于水泥增產(chǎn)20%。</p><p>　　水泥生產(chǎn)企業(yè)歷來是一個比較大的污染源。水泥生產(chǎn)會排放大量的粉塵、NxO、S

94、O3 、CO2等有害氣體，產(chǎn)生噪聲污染，消耗大量的石灰石、粘土資源。每生產(chǎn)1噸水泥熟料，大約將產(chǎn)生1噸CO2。此外，生產(chǎn)水泥將消耗大量的能源，每生產(chǎn)1噸熟料，需要大約100kg～130kg標煤、90度電。采用立磨系統(tǒng)生產(chǎn)礦渣粉的電耗大約在45度/噸～55度/噸。平均每立方混凝土使用水泥約300kg。每立方混凝土中礦渣粉平均可以替代約100kg水泥。我國水泥的年產(chǎn)量已達8 億噸，若按礦渣粉每年替代1 億噸水泥，可以少向大氣排放0.8億噸C

95、O2 ，節(jié)約0.1億噸標煤的燃料、40億度電,節(jié)能和環(huán)保效益明顯。</p><p>　　礦渣的積極利用使水泥工業(yè)和其他一些工業(yè)(冶金業(yè)，火力發(fā)電業(yè))結(jié)合起來，走良性發(fā)展的道路，把可持續(xù)性發(fā)展的思路和理念積極穩(wěn)妥的引入到建材工業(yè)，努力創(chuàng)造出綠色產(chǎn)業(yè)之路。</p><p>　　由于摻入活性礦渣微粉可以帶來以上技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境等諸多方面的重要效益，為高附加值利用礦渣開辟了一條新途徑，因此對活性礦

96、物摻料的研究意義重大。</p><p>　　綜上所述，礦渣粉可以改善混凝土的耐久性和工作性，是一種性能優(yōu)良的礦物細摻料。使用礦渣粉能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，顯著的節(jié)能和環(huán)保效益，符合我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。礦渣粉具有十分誘人的發(fā)展應用前景。</p><p><b>　　2 試驗</b></p><p>　　2.1試驗所用儀器及原料</p&g

97、t;<p><b>　　2.1.1實驗儀器</b></p><p>　　實驗所用主要儀器見表2-1</p><p>　　表2-1 實驗用主要儀器</p><p>　　2.1.2試驗所用原料的分析及化學組成</p><p><b>　　1.燒失量的測定</b></p>&

98、lt;p>　　試樣中所含水分碳酸鹽經(jīng)高溫灼燒即分解逸出，灼燒所示去的質(zhì)量即為燒失量。稱取約1g試樣（m）,精確到0.0001g，置于已灼燒恒量的瓷坩堝上，放在馬弗爐內(nèi)。從低溫開始逐漸升高溫度，在800~850℃下灼燒1h，取出坩堝置于干燥器中，冷卻至室溫，稱量，反復灼燒，直至恒量。</p><p>　　燒失量的質(zhì)量百分數(shù)Xloss按下式計算</p><p>　　Xloss=(m1-m

99、2)/m1X100</p><p>　　式中:Xloss— 燒失量的質(zhì)量百分數(shù)，%;</p><p>　　M1— 試料的質(zhì)量，g;</p><p>　　m2 — 灼燒后試料的質(zhì)量,g.</p><p><b>　　2.二氧化硅的測定</b></p><p>　　在有過量的氟、鉀離子存在的強酸性溶液

100、中，使硅酸形成氟硅酸鉀(K,SiF,)沉淀，經(jīng)過濾、洗滌及中和殘余酸后，加沸水使氟硅酸鉀沉淀水解生成等物質(zhì)量的氫氟酸，然后以酚酞為指標劑，用氫氧化鈉標準滴定溶液進行滴定。稱取約0..3g試樣(m),精確至0.0001 g ,置于鎳或銀增塌中，加人4g氫氧化鉀，蓋上坩堝蓋(留有一定縫隙)，放在電爐上(600℃--650℃)熔融至試樣完全分解(約20 min)。取下增禍，放冷，用熱水將熔塊提取到300 ml,的塑料杯中，增禍及蓋以少量硝酸(

101、1-20)及熱水洗凈(此時溶液的體積應為40 mL左右)。加人15 mL硝酸，冷卻后，加人10 mL氟化鉀溶液，再加人氯化鉀，仔細攪拌至氯化鉀充分飽和，再過量1 g-2 g，冷卻放置15 min，以中速濾紙過濾，塑料杯與沉淀用氯化鉀溶液洗滌2-3次。將沉淀連同濾紙一起放人原塑料杯中，沿杯壁加人10 mL氯化鉀一乙醉溶液及1mL酚酞指示劑溶液，用[c( NaOH)=0.15m ol/I]氫氧化鈉標準滴定溶液中和未洗盡的酸，仔細攪動濾紙并隨

102、之擦洗杯壁，直至溶液呈紅色。然后加人200 mL沸水(用氫氧化鈉溶液中和至酚酞呈微紅</p><p>　　二氧化硅的質(zhì)量百分數(shù)XSiO2按下式計算:</p><p>　　XSiO2=（TSiO2×V8×0.1）/m</p><p>　　式中: XSiO2—二氧化硅的質(zhì)量百分數(shù)，%;</p><p>　　TSiO2:— 每毫

103、升氫氧化鈉標準溶液相當于二氧化硅的質(zhì)量，mg/mL;</p><p>　　V8—滴定時消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積，mL;</p><p>　　m — 試料的質(zhì)量，g。</p><p><b>　　3.三氧化硫的測定</b></p><p>　　在酸性溶液中，用氯化鋇溶液沉淀硫酸鹽，經(jīng)過濾灼燒后，以硫酸鋇形式稱量。測定

104、結(jié)果以三氧化硫計。稱取約0.2g試樣，精確至0.0001 g ,置于300mL燒杯中，加人30m L-40m L水使其分散。加10 mL鹽酸(1+1)，用平頭玻璃棒壓碎塊狀物，慢慢地加熱溶液，直至試樣分解完全。將溶液加熱微沸5 min。用中速濾紙過濾，用熱水洗滌10 ～12次。調(diào)整濾液體積至200 mL，煮沸，在攪拌下滴加15 mL_氯化鋇溶液。繼續(xù)煮沸數(shù)分鐘，然后移至溫熱處靜置4h或過夜(此時溶液的體積應保持在200 mL)。用慢速濾

105、紙過濾，用溫水洗滌，直至檢驗無氯離子為止。將沉淀及濾紙一并移人已灼燒恒量的瓷柑禍中，灰化后在800℃的馬弗爐內(nèi)灼燒30 min，取出坩堝置于干燥器中冷卻至室溫，稱量。反復灼燒，直至恒量。</p><p>　　三氧化硫的質(zhì)量百分數(shù)XSO3 按下式計算:</p><p>　　XSO3=(m1×0.343)/m2×100</p><p>　　式中: X