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矿渣是冶炼生铁时的产物,经过水冷却后形成颗粒状的玻璃体,矿渣磨细后形成矿粉,矿粉加入到混凝土中具有降低混凝土水化热、提高耐久性等优点,矿渣的主要应用方式是作为矿粉应用到混凝土中。由于矿渣比水泥熟料难磨和市场因素,矿粉和水泥价格在同一水平,而矿渣和普通砂价格相近,将矿渣作为普通砂的替代材料将是使用矿渣的途径之一。
由于胶凝材料和细骨料都是工业副产品,且碱激发矿渣砂浆再生微粉可以代替矿粉再利用,实现了矿渣的循环利用和高效利用,该材料的推广不仅可以节约大量水泥,而且有利于环境保护和节约资源。
本文研究了不同种类碱激发剂激发自磨矿粉砂浆的强度,得出NaOH和Na2SiO3·9H2O复掺效果较好。研究了工业级水玻璃和分析纯级水玻璃激发自磨矿粉、S95矿粉和超细矿粉砂浆的强度,工业级水玻璃和分析纯级水玻璃激发自磨矿粉砂浆强度最高,其次是超细矿粉,砂浆强度最差的是S95矿粉,工业级水玻璃和分析纯级水玻璃激发同一种矿粉砂浆强度差别不大。采用矿渣作为细骨料制备碱激发矿渣砂浆,研究水玻璃模数、掺量、水胶比和砂胶比等单因素对砂浆强度的影响,得出基本配合比,在此基本配合比上用正交试验验证并优化,得出最佳配合比为:水玻璃模数为0.6,碱掺量为3%,水胶比为0.45,砂胶比为2∶1。在砂浆配合比的基础上,本文研究了碱激发矿渣砂浆的物理力学性能和耐久性能,并与普通硅酸盐水泥砂浆和硫铝酸盐水泥砂浆进行对比,研究表明:矿渣代砂能明显提高砂浆的抗冻融循环能力、抗塑性开裂能力和抗氯离子渗透能力,矿渣代砂能明显提高碱激发矿渣砂浆的耐高温性能、抗碳化性能和抗干燥收缩性能,矿渣代砂不能提高砂浆的抗压强度和耐磨能力,对砂浆抗硫酸盐侵蚀和碱骨料反应进行了研究,未发现盐侵蚀和碱骨料反应现象。
在系统研究砂浆性能的基础上,研究将碱激发矿渣砂浆作为修补材料的可行性,进行室外修补试验,并与水泥砂浆进行了对比,结果发现模数为0.2的矿渣代砂碱激发矿渣砂浆的修补效果较好。对碱激发碱激发矿渣砂浆再生微粉砂浆的抗折强度和抗压强度进行了研究,碱激发矿渣砂浆再生微粉可以代替矿粉作为胶凝材料。
采用DSC-TG、MIP、XRD、SEM对砂浆进行了分析,分析结果显示:碱激发矿渣砂浆在高温下的产物为钙黄长石;砂浆的干燥收缩与小于10nm孔径分布比例有关,比例越大则干燥收缩越大;碱激发矿渣砂浆水化产物为低C/S的C-S-H凝胶。