碱矿渣水泥的温度效应开题报告

碱矿渣水泥作为一种新型的环保友好型材料，未来可能被广泛应用于各个场景中。碱激发胶凝材料中的碱矿渣水泥(AAS),不仅强度高，其耐腐蚀性、抗渗性、抗冻性和耐高温性均优于现阶段的通用硅酸盐水泥，在部分具有耐腐蚀性的环境下有广泛的需求。

碱矿渣水泥是由粉煤灰、磷渣、冶金废渣等固态分散的材料，配以适量碱组分的碱性胶凝材料。其原材料来源广泛，可以充分利用浪费的资源，对环境造成的二次污染较小，具备显著的经济和社会的价值。碱矿渣水泥的固态分散相不仅能够采用赤泥、电解磷渣、钢铁废渣、粉煤灰，以及有色金属的炉渣等工业废渣。

在现阶段的工业生产能力下，生产1吨的通用硅酸盐水泥产生二氧化碳的量在0.4吨左右，相比而言，碱激发矿渣水泥产生的二氧化碳的量大约为通用硅酸盐水泥产生的十分之一。

矿渣的主要化学成分为CaO、SiO₂和Al₂O₃,在CaO一SiO₂一Al₂O₃三元相图上处于C₂AS、CAS₂、CS、C₂S的结晶相区内。经过水淬急冷处理的粒化高炉矿渣,一般含有80%-90%或更多的玻璃相。近年来,关于矿渣的微观结构方面取得了新的认识。陈筱岚和杨南如用三甲基烷化气相色谱技术测定8种矿渣中[SiO₄]-^4--四面体聚合态的分布,从而定量地描述了矿渣硅氧四面体[SiO₄]-^4--聚合度折状态,发现有11种低聚硅酸盐阴离子存在,表1为矿渣中不同聚合度[SiO₄]-^4--阴离子的分布。孙家瑛提出水淬矿渣玻璃体是分相结构,用电探针作矿渣成份分析的结果表明,玻璃由多相区所组成,因此在各组成不同的多相区之间存在一定的相界面。

在东北大学吕晓诸提出常温下矿渣的活性必须在碱的环境下才能得到发挥。增加激发剂的掺入良有利于矿渣水泥的强度的提高。但适当提高温度有利于矿渣活性的充分发挥，温度过高，反而不利于矿渣活性的体现。而金大智等人提出，高温养护可以促进复合材料的水化反应，提高试块的早期强度，但对试块的后期强度的帮助不大。其中强度的差异性在7d强度体现最大。

史可信进一步的提出，若是无碱激发剂矿渣水泥水化的温度应控制在50-60℃。一般来说，温度每升高10 摄氏度，水化反应的速率就会增加一倍。碱-激发矿渣水泥的表观水化反应活化能要比硅酸盐水泥的高，因此，可以预料，升温养护对碱-激发矿渣水泥的强度发展更有利。Anderson 和Gram 等研究发现碱-激发矿渣水泥在蒸汽养护几个小时后就能获得很高的强度，而且碱-激发矿渣水泥净浆和砂浆在蒸汽养护一定时间后，再放在室温中养护，其强度还能不断增加，增加的程度取决于激发剂的特性，高模数水玻璃激发的矿渣水泥比低模数水玻璃激发的矿渣水泥的强度增加幅度更大。适当提高养护的温度，能够在短时间内完成碱激发矿渣的水硬活化的激发。在使用碱激发剂的情况下，对碱-激发矿渣水泥采用高温养护，相当于对其同时进行化学激发和热激发。高温养护提高了碱激发剂的反应活性，增加了氢氧根对矿渣粉微观结构进行解聚的极化能，从而使胶凝材料中的C-S-H 凝胶的数量增加，在高温下凝胶体不断的溶出和固结，使矿渣粉在比较短的养护时间内获得了较高的强度。Sugama 和Brothers研究了养护温度对硅酸钠激发的矿渣水泥性能的影响，发现当养护温度达到200℃时，硅酸钠-矿渣水泥的抗压强度超过80Mpa，形成的C-S-H 凝胶和托勃莫来石的混合物使得微观结构更加的致密和坚固；在养护温度为300℃时，由于形成大量的结晶度良好的托勃莫来石和硬硅钙石晶体，导致形成了一些不良的多孔结构，从而使其强度降低。

主要研究水玻璃模数、氧化钠含量和温度对碱矿渣胶凝材料的凝结时间和流动度、力学性能、微观水化程度、收缩的影响。

本次试验内容对于在夏季高温、冬季低温施工、碱矿渣水泥的耐高温性具有实际指导意义。在实际施工中，对不同组分的工业废弃物组成的矿粉形成具有稳定的性能。