第六章火山灰质混合材料与火山灰水泥祥解.ppt

第六章 火山灰质混合材料和火山灰水泥 一、火山灰水泥配制的原则 火山灰质混合材的掺量应根据水泥熟料的质量、混合材的活性以及生产水泥的标号等因素，尤其是依据强度决定 若仅考虑标号，活性高的不活性低可以多掺些。 总体而言，在条件允许时，最好根据不同掺量的配合比（包括长期强度等）的试验结果，结合工程要求，综合选定混合材的掺量 二、火山灰水泥的水化硬化 首先是水泥熟料的水化，然后利用生成的氢氧化钙与混合材的活性组分发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。 基本反应如下 x≤3 x≤2，y≤3 火山灰水泥水化最终产物主要I型C-S-H为主的水化硅酸钙凝胶，其次是水化铝酸钙及其水化铁铝酸钙的固溶体，而Ca(OH)2数量相对较少 三、火山灰水泥的性质和用途 火山灰水泥水化热小，早期强度较低，但后期强度可以赶上甚至超过硅酸盐水泥 火山灰水泥在湿热环境下强度发展快，若处于干燥环境，不但强度停止发展，还会干裂 火山灰水泥的干缩率随混合材掺量增加而减小 其用途同矿渣水泥 第四节 石灰-火山灰质水泥 将火山灰质混合材与石灰按适当比例混合磨细而成水硬性胶凝材料 石灰－火山灰质水泥的配合比取决于混合材的活性及水泥性能要求，活性高或制品抗大气稳定型要求高的，石灰掺量可以高些，一般在20-30％。 石膏的掺量在5％以下。 石灰可采用生石灰或消石灰，但采用生石灰时，凝结快，强度高。同时，石灰中CaO含量应大于60％，MgO低于5％ * * 第一节 火山灰质混合材 火山灰质混合材 由天然的或人工的以SiO2、Al2O3为主要成分的矿物质材料，本身磨细与水拌和并不硬化，但与石灰加水混合后，不但可以在空气中硬化，也可以在水中硬化 一、火山灰质材料的种类 （一）根据来源 （二）根据与石灰结合的性质 1、含水硅酸质混合材 以无定型的SiO2为主要活性成分，并含有结和水，形成SiO2·nH2O的非晶矿物，与石灰反应能力强，但需水量大，干缩大。 2. 铝硅玻璃质混合材 以氧化硅为主要成分，还含有一定量的氧化铝和少量碱性氧化物。 由高温熔体经过不同程度的冷却而成，其活性决定于冷却速率、玻璃体含量 主要有火山灰、凝灰岩、浮石、粉煤灰等 3. 烧粘土质混合材 以脱水粘土矿物为主，其化学组成以氧化硅和氧化铝为主，其中氧化铝的含量与活性大小有明显的关系 二、粉煤灰 从火电厂的分煤炉排烟道中收集的粉末，以SiO2和Al2O3为主要成分，含有少量的CaO，具有火山灰活性 每发1亿千瓦时电，将产生1万吨粉煤灰 煤粉经过1100-1700℃煅烧后，所含的粘土质矿物熔融，经急冷后形成了铝硅玻璃相，一般含量在50－60％，其含量越高，火山灰活性越高 1. 我国粉煤灰的化学组成 SiO2在40-60％；Al2O3在15－40％；Fe2O3在4－20％；CaO在2－7％；烧失量在3-10％ 2. 主要矿物组成 铝硅玻璃体和少量的SiO2及莫来石等 3. 粉煤灰的颗粒形状和大小 5-45μm的颗粒越多，活性越高，80μm的颗粒越多，活性越低 球形颗粒为硅铝玻璃体，表面光滑，空心的颗粒如漂珠，绝热电绝缘性好 实心球形颗粒如富钙、富铁微珠，含量越高，粉煤灰活性越高，需水量少 不规则多孔颗粒主要是多孔碳粒，活性极低，需水量大 3. 粉煤灰的活性指数 需水量计算 三、煤矸石 煤矸石是夹杂在可燃物质的岩石及粘土矿物，其煤含量一般不超过10-20％，是采煤或洗煤时排除的废石 我国的煤矸石中主要的粘土矿物有高岭石、钾云母、伊利石和绿泥石，其中以高岭石，钾云母最具有代表性 高岭石[Al2(Si4O10)(OH)8]具有单网层结构，即由一层水铝石和一层硅氧层组合而成，单网以氢键连接 钾云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2具有复网层结构，即两个硅氧层通过Al 3+连接并形成[Al-(O,OH)]八面体，其中四分之一Si被Al取代，K进入平衡电荷 伊利石与钾云母结构相似，K1-1.5Al4[Si7-6.5Al1-1.5O20](OH)4，主要差别是四面体中Si部分被铝取代，层间K离子数目减小，层间结合力较弱 绿泥石结构为Y6[Z8O20](OH)4+Y6(OH)12,Y为Mg、Al、Fe，Z为Si、Al，相当于云母的二层结构与一个孤立的单层氢氧镁石相间排列而成，层间以氢键连接 上述粘土矿物在加热时，结构会发生变化，只有脱水相处于某一个状态时，其活性最高，因此控制煅烧温度非常重要. 但是不同矿物，煅烧的最佳温度不同 高岭石的外层OH-在470-540℃脱去，内层OH-在540℃以上脱去，将引起结构较大变化，同时有无定型的偏高岭石形成，并一直到880℃，到920-880℃，结构再次发生重大变化，继续升温，莫来石晶体形成 煅烧温度低时，高岭石的结构没有解体，溶出的SiO2·