大量的礦渣和粉煤灰等工業廢棄物,嚴重污染環境
用礦渣、粉煤灰替代水泥的二元、三元或多元膠凝體系,稱為礦物摻合料
這類礦物摻合料可在堿性條件下發生水化反應生成水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)或水化鋁酸鈣凝膠(C-A-H)等水化產物
這種水化產物具有類似水泥石的結構和特性,其增強效應能提高水泥基材料的后期強度,使其具有高強度、高韌性和封固重金屬等性能[1~3]
這種水化產物的水化機理,分為三個階段：第一階段,堿(MOH)與粉煤灰、礦渣顆粒表面的硅烷醇基團發生中和反應；第二階段,MOH進入顆粒表面破壞內部的硅烷鍵,使聚合態的Si-O-Si/Al解體；第三階段,可溶性的Si-O-M解離,溶液中的Ca2+置換M+生成水化硅/鋁酸鈣沉淀[4]
在多元膠凝體系水化反應的初始階段,堿性條件的缺少使礦渣、粉煤灰等水化反應滯后,難以保證材料的早期強度 [5~7]
針對這一問題,可加入堿激發劑使水化環境的pH值提高,以提高礦物摻和料的反應速率
宋維龍等以水玻璃和氫氧化鈉作為激發劑,使復合工業廢渣膠凝材料的早期強度提高70%以上[8]；劉方華等使用Ca(OH)2、石膏激發磷礦渣,在堿激發劑共同作用下磷礦渣提前發揮潛在活性使其水化程度提高[9]；馬宏強等使用氫氧化鈉(NH)和硅酸鈉(NS)作為堿激發劑制備的煤矸石-礦渣地聚復合材料,不僅具有較高的早期強度,還使礦物摻合料的替代率提高[10]
這些結果表明,用堿激發提高復合膠凝體系的水化活性是一種有效的措施
水泥熟料的化學組分屬于高鈣體系,礦渣、粉煤灰多為高硅鋁低鈣體系
用礦渣、粉煤灰替代部分水泥生成多元膠凝體系,各組分的比例不同使多元膠凝體系的鈣、硅、鋁等氧化物組分比不同
提高反應物的濃度可使化學反應速率提高,從而增加生成物；相反,生成物濃度的提高則引起化學平衡移動
因此,研究多元膠凝體系的化學組分比對水化產物的生成和所形成材料的性能有重要的意義[11~13]
鈣硅比(Ca/Si)接近1.0的赤泥-粉煤灰膠凝材料,中鈣體系膠凝材料硬化漿體具有良好的孔結構[14]
文獻[15]用高堿性廢渣和粉煤灰制備免燒磚,當鈣硅比(Ca/Si)為1.23時主要水化產物為C-S-H凝膠和鈣礬石等,制備出的免燒磚力學性能和耐久性最佳
文獻[16]的結果表明,隨著鈣硅比(Ca/Si)的提高水化硅鋁酸鈣凝膠(C-A-S-H)和鋁硅酸鈉凝膠(N-A-S-H)的狀態不同
聲明：
“CaO增強復合膠凝材料的性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：郭磊,王澤坤,郭利霞,陳平平,汪倫焰,李明儒,王衛凱
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2025年07月24日 ~ 26日 
