致远方 发表于 2024-12-9 08:34:06

什么是水泥混合材料?混合材料按性能和作用分类

在磨制水泥时,为了改善水泥性能,调节水泥强度等级而加入到水泥中的人工的和天然的矿物材料,称为水泥混合材料。混合材料按其性能和作用通常分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。

1.活性混合材料

混合材料磨成细粉与水拌合后,本身并不具有胶凝性质,或胶结能力很小,但磨细的混合材料与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起,加水拌合后,在常温下能生成具有水硬性的水化产物,称为活性混合材料。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。

(1)粒化高炉矿渣。粒化高炉矿渣是将炼铁高炉的熔融炉渣,经急速冷却而成的松软颗粒,颗粒直径一般为0.5~5mm。急冷一般用水淬方式进行,故又称水淬矿渣。成粒的目的在于阻止结晶,使其绝大部分成为不稳定的玻璃体,储有较高的潜在化学能,从而有较高的潜在活性。如果熔融状态的矿渣缓慢冷却,其中SiO2等形成晶体,活性极小,称为慢冷矿渣,属于非活性混合材料。

粒化高炉矿渣的化学成分主要是CaO、SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3以及少量其他杂质,在一般矿渣中CaO、SiO2、Al2O3的质量分数占90%以上。粒化高炉矿渣中的活性成分,一般认为是活性氧化铝和活性氧化硅,即使在常温下也可与氢氧化钙作用而产生强度。在含氧化钙较高的碱性矿渣中,因其中还含有硅酸二钙等成分,故本身具有弱的水硬性。

(2)火山灰质混合材料。火山喷发时,随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面或水中成为松软物,称为火山灰。由于喷出后即遭急冷,因此含有一定量的玻璃体,这些玻璃体是火山灰活性的主要来源,它的成分主要是活性氧化硅和活性氧化铝。无论是天然的或人工的,以活性氧化硅和活性氧化铝为主的矿物质材料,经磨成细粉后,单独不具有水硬性,但在常温下与石灰和水作用,能生成水硬性的化合物的性质,称为火山灰性。具有火山灰性的矿物质材料,都称为火山灰质混合材料。按其化学成分与矿物结构可分为含水硅酸质、铝硅玻璃质、烧黏土质等。

含水硅酸质混合材料有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性成分以氧化硅为主。铝硅玻璃质混合材料有火山灰、凝灰岩、浮石和某些工业废渣。其活性成分为氧化硅和氧化铝。烧黏土质混合材料有烧黏土(如碎砖瓦)​、煤渣、煅烧的煤矸石等。其活性成分以氧化铝为主。

(3)粉煤灰。粉煤灰是从燃煤发电厂的烟道气体中收集的粉末,又称飞灰。它的颗粒直径一般为1~50μm,呈玻璃态实心或空心的球状颗粒,表面致密。粉煤灰的活性主要取决于玻璃体的含量,粉煤灰的成分主要是活性氧化硅和活性氧化铝,二者的质量分数之和可达60%以上。通常,对粉煤灰质量影响最大的因素是其中的碳含量,其碳含量越低时,活性就越高;5~45μm的细颗粒含量越多、低铁玻璃体越多、细小而密实球形玻璃体的含量越高时,其活性越高,质量也越好。​《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》​(GB/T 1596—2005)规定,水泥活性混合材料用粉煤灰的烧失量不大于8.0%,强度活性指数不小于70.0%。

2.非活性混合材料

凡与水泥不发生化学作用或化学作用甚微的人工的或天然的磨细矿物质材料都属于非活性混合材料。它们掺入水泥中可以增加水泥产量和降低水泥强度等级、减少水化热等作用。实际上,非活性混合材料在水泥中仅起惰性填料的作用,所以又称为填充性混合材料,包括磨细的石英砂、石灰石、黏土、慢冷矿渣及其他与水泥无化学反应的工业废渣。另外,凡不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等均可作为非活性混合材料使用。
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