【正文】 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(論文)報告紙摻雜礦渣對水泥收縮補償效應(yīng)的影響畢業(yè)論文目　　錄引　　言 11文獻綜述 2 礦渣概述 2 礦渣的形成 2 礦渣的分類 2 礦渣的組成 3 礦渣的微觀結(jié)構(gòu) 3 礦渣的水化硬化反應(yīng) 4 礦渣水泥的收縮補償機理 5 礦渣在水泥中的應(yīng)用 6 激發(fā)劑 8 激發(fā)劑的分類 8 雙重激發(fā)劑 8 膨脹機理 8 鈣礬石早期膨脹機理 8 方鎂石的后期膨脹 92 實驗部分 10 實驗?zāi)康?10 實驗原料 10 實驗設(shè)備 10 實驗步驟(第一階段) 11 標準稠度需水量測定 11 礦渣水泥試塊膠砂成型 12 礦渣水泥試塊的養(yǎng)護 13 礦渣水泥試塊抗折強度測定 13 礦渣水泥試塊抗壓強度測定 13 礦渣水泥試塊收縮補償膨脹率的測定 14 實驗配合比設(shè)計[27] 14 實驗數(shù)據(jù)記錄 15 實驗原因分析 18 實驗步驟(第二階段) 22 實驗配合比設(shè)計[33] 22 實驗數(shù)據(jù)記錄 22 實驗現(xiàn)象分析 25結(jié)　　論 29致　　謝 30參 考 文 獻 31共 2 頁 第 1 頁引　　言水泥混凝土是最為常用的路面材料之一。它在硬化過程中往往會發(fā)生明顯的體積收縮，其主要來源包括水泥漿體硬化產(chǎn)生的化學(xué)收縮[1]、自收縮以及材料失水引起的干縮等。在實際路面結(jié)構(gòu)中，由于受到外在結(jié)構(gòu)約束(如鋼筋)以及內(nèi)部組分的約束(如骨料)，材料的收縮受到限制，在內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。在材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)施工階段，如果沒有采取適當(dāng)措施控制收縮，材料自身存在的裂紋將會成為影響結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的重要因素[2]?；炷亮芽p幾乎是所有工程技術(shù)人員都會面臨的難題。 目前，在混凝土中摻加膨脹劑制作微膨脹補償收縮混凝土的技術(shù)已成為混凝土工程控制裂縫較為理想的方法之一，并為廣大設(shè)計、施工、建設(shè)方面的人員所接受。同時隨著高性能混凝土的應(yīng)用日趨廣泛，對補償收縮提出了更高的要求。礦渣用于水泥混合材或混凝土礦物摻合料，在降低產(chǎn)品成本、保護環(huán)境方面具有重要意義，同時，也影響到水泥的水化硬化過程，導(dǎo)致水泥混凝土某些性能的改變，體積變形性能是水泥及其混凝土性能的重要方面[3]，為了補償水泥及其混凝土在水化硬化過程中產(chǎn)生的體積收縮，人常常在水泥生產(chǎn)或混凝土拌制時引入膨脹，而應(yīng)用水泥混合材或混凝士礦物摻合料[4]，不可避免地影響到水泥及其混凝土的膨脹性能，本次實驗研究礦渣對水泥膨脹性能的影響情況，并對影響的機理進行了一些探討，目的是想生產(chǎn)膨脹型水泥或配制膨脹混凝土。1文獻綜述 礦渣概述 礦渣的形成高爐礦渣[5]是冶煉生鐵時從高爐中排出的一種廢渣。在冶煉生鐵時，加入高爐的原料，除了鐵礦石和燃料(焦炭)外，還有助熔劑。當(dāng)爐溫達到1400℃l600℃時，助熔劑與鐵礦石發(fā)生高溫反應(yīng)生成生鐵和礦渣。高爐礦渣是由脈石、灰分、助熔劑和其他不能進入生鐵中的雜質(zhì)所組成的易熔混合物。從化學(xué)成分上看，高爐礦渣是屬于硅酸鹽質(zhì)材料。每生產(chǎn)1 t生鐵時高爐礦渣的排放量，隨著礦石品位和冶煉方法不同而變化。例如采用貧鐵礦煉鐵時，生產(chǎn)1 t高爐礦渣；用富鐵礦煉鐵時，生產(chǎn)l t高爐礦渣。由于近代選礦和煉鐵技術(shù)的提高，每噸生鐵產(chǎn)生的高爐礦渣量已經(jīng)大大下降[6]。 礦渣的分類由于煉鐵原料品種和成分的變化以及操作等工藝因素的影響，高爐礦渣的組成和性質(zhì)也不同。高爐礦渣的分類主要有兩種方法。按照冶煉生鐵的品種分類高爐礦渣按冶煉生鐵的品種可分為：鑄造生鐵礦渣，冶煉鑄造生鐵時排出的礦渣；煉鋼生鐵礦渣，冶煉供煉鋼用生鐵時排出的礦渣；特種生鐵礦渣，用含有其他金屬的鐵礦石熔煉生鐵時排出的礦渣。按礦渣的堿度分類高爐礦渣的化學(xué)成分中的堿性氧化物之和與酸性氧化物之和的比值稱為高爐礦渣的堿度或堿性率(以M0表示)，即 堿性率Mo=(CaO+MgO)／(SiO2+A12O3) [7]按照高爐礦渣的堿性率(Mo)可把礦渣分為如下3類：堿性礦渣：堿性率Mo1的礦渣；中性礦渣：堿性率Mo=1的礦渣；酸性礦渣：堿性率Mo1的礦渣；堿性率比較直觀地反映了礦渣中堿性氧化物和酸性氧化物含量的關(guān)系。 礦渣的組成高爐礦渣中主要的化學(xué)成分是SiOA12OCaO、MgO、MnO、FeO、S等。此外,有些礦渣還含有微量的TiOV2ONa2O、BaO、P2OCr2O3等。在高爐礦渣中CaO、SiOAl2O3占重量的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(dāng)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、假硅灰石、輝石和斜長石等。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(2MnOSiO2)礦物。高鋁礦渣中存在著大量的鋁酸一鈣(CaOAl2O3)、三鋁酸五鈣(5CaO3A12O3)、二鋁酸鈣(CaO2A12O3)等。 礦渣的微觀結(jié)構(gòu)礦渣水泥對硅酸鹽水泥性能的影響，越來越受到學(xué)者的關(guān)注，因此轉(zhuǎn)化為對礦渣水泥的微觀結(jié)構(gòu)的研究，試圖找到其收縮補償?shù)脑?，進而充分運用到建筑以及道路行業(yè)中。他們借助玻璃的結(jié)構(gòu)理論來解釋礦渣的結(jié)構(gòu)。(Al2O3 、SiO2)形成的各個方向發(fā)展的空間網(wǎng)絡(luò)，它的分布規(guī)律要比晶體差得多，近程有序，遠程無序。，它們的尺寸及其微小，僅504000A，是缺陷的、扭曲的處于介穩(wěn)態(tài)的微晶子，具有較高的活性。，鈣、鎂離子分布在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空穴中，微觀上大體是按相律形成不均勻物相或微晶礦物，近程有序，遠程無序。以上幾種理論在解釋玻璃的性質(zhì)時取得了很好的效果，但是就礦渣玻璃體而言，不同組成的礦渣表現(xiàn)出的活性不一樣，同樣組成經(jīng)歷不同水淬工藝的礦渣也表現(xiàn)出不同的水化活性。很明顯，礦渣的水化活性與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，已經(jīng)證明摻有適量礦渣的混凝土在耐久性、抗蝕性、抗凍性和水化熱等許多方面的性能顯著優(yōu)于普通混凝土。不僅如此，利用礦渣開發(fā)出的無熟料水泥、少熟料水泥或其它有特殊用途的膠凝材料除節(jié)能、環(huán)保外，還具有特別優(yōu)異的性能。 礦渣的水化硬化反應(yīng)礦渣的化學(xué)效應(yīng)[8]是指礦渣組分由于參與化學(xué)反應(yīng)對水泥強度的貢獻作用，應(yīng)包含玻璃體解體后自身發(fā)揮水硬活性的水化反應(yīng)和吸收熟料水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生的火山灰反應(yīng)，因此礦渣化學(xué)效應(yīng)應(yīng)包含潛在效應(yīng)和火山灰效應(yīng)。實際上礦渣水泥的水化過程并不像理論模型那樣簡單[9]，即礦渣玻璃體解體后發(fā)生的自水化反應(yīng)的產(chǎn)物也可能在與Ca(OH)2反應(yīng)，因此礦渣的兩種化學(xué)效應(yīng)很難區(qū)分。再者，礦渣發(fā)揮潛在活性的水化作用也是在Ca(OH)2這種堿性介質(zhì)的環(huán)境下，習(xí)慣上將與Ca(OH)2有關(guān)的反應(yīng)都稱為火山灰效應(yīng)[10]，在后面的研究中不在區(qū)分兩種化學(xué)效應(yīng)，將化學(xué)效應(yīng)統(tǒng)稱為火山灰效應(yīng)。礦渣水泥的水化硬化不僅表現(xiàn)在熟料和礦渣水化的先后次序方面，而且水化產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)也存在差別。礦渣水泥的水化硅酸鈣以低堿度水化硅酸鈣為主，再者，礦渣水泥中由于存在火山灰效應(yīng)，水化產(chǎn)物中Ca(OH)2含量較低。硅酸鹽水泥熟料中的基本礦物是C2S、C3S、C3A、C4AF，中主要的強度貢獻者是C3S和C2S，而且它們在水泥中的含量最多，成為水泥的主要組成部分，(CHS)和游離石灰和低堿度的水化硅酸鈣(C/S )相比，高堿度水化硅酸鈣的強度要低得多，[11]等研究合成的水化硅酸鈣晶須的抗拉強度，研究表明：低堿度的水化硅酸鈣晶須的抗拉強度可以達到1300MPa，而高堿度的水化硅酸鈣晶須的抗拉強度僅及低堿度水化硅酸鈣晶須抗拉強度的一半，這種強度性能上的差別，主要是它們的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同所致。在低堿度水化硅酸鈣中，硅氧鏈的縮聚程度要高得多。：低堿度誰硅酸鈣的強度大大優(yōu)于高堿度的水化硅酸鈣。其原因在于，除了低堿度的水化硅酸鈣本身的強度很高以外，還在于低堿度水化硅酸鈣的晶體尺度較小，比表面積甚大，由其構(gòu)成的結(jié)晶連生體具有很多的接觸點。因此，其結(jié)晶連生體的強度也高。低堿度水化硅酸鈣的穩(wěn)定性也高于高堿度的水化硅酸鈣，例如低堿度水化硅酸鈣在水中的溶解度極低，而高堿度的水化硅酸鈣則要高出20多倍，必須強調(diào)指出，在水泥水化過程中，除了生成高堿度水化硅酸鈣以外，還產(chǎn)生大量的Ca(OH)2 ，這一組分的強度很低。摻入礦渣粉后，礦渣粉中的SiO2和Al2O3與水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)，即所謂的火山灰反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣凝膠。其反應(yīng)式如下： 2(3CaOSiO2)+6SiO2=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 2(2CaOSiO2)+4SiO2=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 SiO2+x Ca(OH)2+H2O=x CaOSiO2H2O Al2O3+y Ca(OH)2+H2O=y CaOAl2O3H2O水化反應(yīng)的同時就降低了水泥水化產(chǎn)物中Ca(OH)2的濃度，促進了水泥水化的數(shù)量大幅度增加，凝膠與集料的界面結(jié)構(gòu)也達到改善[12]。 礦渣水泥的收縮補償機理礦渣硅酸鹽水泥在水泥水化硬化過程的過程中起到的收縮補償效果，較普通硅酸鹽水泥水化硬化更為復(fù)雜，有兩種解釋機理分別從宏觀上和微