钢渣中的MgO含量过高是否会引起安定性问题的机理.docx

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1、（I）钢渣的碱度的定义：钢渣的矿物组成、活性和碱度（碱度：由氧化钙与氧化硅的比值或者氧化钙与氧化硅、五氧化二磷之和的比值确定）如下表，吴老师提出这些矿物相是否出现在一种钢渣中，它们的关系。我认为如下：钢渣的活性随其碱度的提高而提高，其按碱度划分为三种钢渣，低碱度的钢渣有两种L其种类分别为OliVine（其矿物相为OliVine、RO相、Merwinite）和MerWinite（其矿物相为MerWinite、C2S、RO相），中碱度的钢渣为C2S（其主要矿物相为C2S和RO相），高碱度钢渣为C3S（主要矿物相为C3S、C2S、CMF、C2F和RO相）。钢渣中的C3S的含量远比波特兰水泥中C3S的

2、含量低，钢渣可看作是一种低品位的水泥。HydraulicreactivityTypesofsteelslagBasidtyMajormineralphasesCaOSiO2CaO/(SiO2P2Os)Olivine0.9-1.50.9-1.4Olivine,ROphaseandLowMerwiniteMerwinite1.4-1.6Merwinite,C2SandROphaseMediumDicalcium1.5-2.71.6-2.4C2SandROsilicatephaseHighTricalcium2.72.4C3S1C2StC4AF,C2FsilicateandROphase（2）在“钢

3、渣中的MgO含量过高是否会引起安定性问题的机理”中，吴老师提出1-MgO的反应导致体积变大，出现体积安定性问题，该问题是否为波特兰水泥的主要问题。回顾土木工程材料课程内容，得知硅酸盐水泥的体积安定性不良，一般是由于熟料中所含游离氧化钙过多，有时也可能由于熟料中的游离氧化镁过多，还可能因为掺入石膏过多。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁是过烧的，熟化很慢，在水泥已经硬化后才进行熟化：CaO+H2O=Ca（OH）2MgO+HzO=Mg（OH）2这时体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。而当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还会继续和固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积增大约为L5倍，也

4、会引起水泥石开裂。（3）”若钢渣中含有C3S、C2S,那么高炉矿渣呢，以及生产钢渣和高炉矿渣的温度范围”高炉矿渣的矿物种类较多，在空气中冷却的高炉矿渣的矿物组成如下表所示：MineralnameChemicalformulaAbbreviationMelilite(solidsolutionof2CaOAI2O3SiO2+2CaOMgOISiO2c,asc5ms9gehleniteandakemanite)Merwinite3CaOMgO2SiO1GMS.Dicaldumsilicate2CaOSiO2C2SRankinite3CaOISiO2C3S2WollasconiteCaOSiO2CS

5、DiopsideCaOMgO2SiO2CMS2MonticelliteCaOMgOSiO2CMSSpinelMgOAI2O3MAMagnesiumsilicate2MgOSiO2M2SSulphideCaS,MnS,FeSOthersFeO,Fe2O3如上所述，慢冷矿渣的胶凝性很弱，或者根本就没有胶凝性，熔融状的矿渣需要快速冷却以提高其胶凝性，矿渣采用水淬粒化（granulation）。熔融状矿渣的温度约在14001600C之间。钢渣的温度范围未查到。(4)硫酸盐作为碱激发剂的机理，一般多使用氢氧化钠激发，为何使用硫酸盐为激发剂，其作用为？许多研究表明，硫酸钠是硅酸盐水泥基和石灰基胶凝材料的有

6、效激发剂。在胶凝系统中，添加硫酸盐通常能促进在早期和后期形成钙矶石。以硫酸盐为激发剂，基于其成本和实用性的考虑，不过通过阅读相关文献知，硫酸盐的碱激发效果，尤其是强度的增强效果明显不如其他的如氢氧化钠，碳酸钠，水玻璃等类型的碱激发剂。其具体的机理及相关方程式还在查阅相关文献。上周所提的“以矿渣C5S3A为例，其在硫酸钠为激发剂的条件下的反应方程式为：C5S3A+4CaS04+2Na0H+34H203C-S-H+C3A3CaS0r32H20+Na2S04,用硫酸钙作为激发剂时：3C5S3+6CaS0+76H209C-S-H+2C39CaSO96H2+2l(OH)3w该观点是VOinViteh和D

7、rOn针对化学组成式为C5S3A的一种矿渣，所提出的如上的在不同激发介质中的水化计量方程。(5)文献钢渣混凝土空心砌块的研制中所提“以低活性钢渣为主要原料，加入无机胶凝材料，充分激发钢渣活性，研制出了性能优良的钢渣混凝土空心砌块。，其中的无机胶凝材料即为水泥。2、阅读文献碱胶凝材料形成的物理化学基础I阅读该文，归纳出了一些结论：(I)碱激发胶凝材料的性能特点：早期强度和最终强度很富、耐久性好、耐酸碱腐蚀、抗渗性高、抗冻性好和不导致碱集料反应。(2)碱对硅酸盐熟料中各矿物的作用：根据前人研究成果，水玻璃可以激发硅酸盐活性，但对铝酸钙和铁铝酸钙没有作用，而且是指不凝；对硅酸钙宜用硫酸钠作为激发剂，

8、而对铝酸钙和铁铝酸钙则应用碳酸钠为好。这与不同碱盐对矿物凝结作用有关，大多数钾盐和碳酸钠，硫酸钠和水玻璃使硅酸盐凝结快，水化也快，因为这类盐和加入水泥中的缓凝组分石膏反应生成更难溶盐：碳酸钙，K2Ca(S4)2H2,可加速C3S的水化和凝结，碳酸钠使C3A和C4AF早期强度(4-6h)提高23倍。2、阅读文献钢渣和矿渣复合开发利用的正交试验研究该文研究了钢渣/矿渣比例对钢渣-矿渣复配胶凝材料体系性能的影响；并在此基础上加入适当激发剂和改变钢渣微粉比表面积进行正交试验。实验结果表明与基准试样相比，随着钢渣/矿渣比例的增加，试样的凝结时间逐渐增加，抗压强度逐渐减小，标准稠度用水量当钢渣/矿渣比为3

9、：7时达到最小为25.8%；正交试验最佳配比为钢渣-矿渣总掺量为40%,钢渣/矿渣比例为3：7,钢渣的比表面积为500平方米kg,激发剂为NS,但从提高钢渣利用率的角度出发，也可以选择钢渣-矿渣的总掺量为50机从文中得出了以下结论：D不同的钢渣/矿渣比例，对复合胶凝材料性能的影响较大。与基准水泥相比，随着钢渣/矿渣比例的增加，标准稠度用水量都有不同程度的减少，其中以钢渣/矿渣比例为3：7时最低，为25.8%；与基准试样相比，所有的试样的凝结时间都在增加，且随着钢渣/矿渣比例的增加，初凝和终凝时间都呈增加趋势，但是初凝比终凝增加趋势大，其最大增长率约为42.9%。与基准试样相比，AlA4的各龄期

10、抗压强度都有不同程度的降低，其中3d抗压强度最大降幅达53%,7d抗压强度最大降幅达33.2%o2)通过正交试验可知，对复合胶凝体系而言因素影响大小分别为激发剂类型钢渣-矿渣总掺量钢渣比表面积钢渣/矿渣比例；最佳的配比为钢渣/矿渣总掺量为40%,钢渣/矿渣比例为3:7,钢渣的比表面积为500m2kg,激发剂为NS。但从提高钢渣利用率的角度出发，也可以选择钢渣-矿渣的总掺量为50乳3)复合采取物理激发和化学激发手段，可以有效地激发钢渣活性，并与矿渣进行复配，可以获得具有优异性能的钢渣-矿渣复合胶凝材料，这为钢渣的资源化利用开辟了一条新的行之有效的技术途径。化学激发剂可以根据各地实际情况，尽可能地从当地工业废物中优选获得。最近在查阅有关正交试验的定义及应用的资料，尝试在以后的实验中能有所应用。下周计划1、制订实验方案，联系厂家购买材料，做预实验2、继续阅读相关文献，思考这几周吴老师所提问题。