不同激发剂对煤矸石粉-水泥熟料复合胶凝体系性能的影响.pdf

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1、文章编号：1007—046X(2015)05—0026—03嚼壤瓢雕一二』_一IjI』r‘{；不同激发剂对煤矸石粉一水泥熟料复合胶凝体系性能的影响StudyofEfectofDiferentActivatorsonPerformanceofGanguePowder-CementClinkerCompositeCementitiousSystem张凯峰，南文胜，米钰，赵世冉，李文龙(1．中建西部建设北方有限公司，陕西西安710116；2．西安高新技术产业开发区房地产开发公司，陕西西安710065)摘要：应用正交试验的方法，通过4种不同化学激发剂以不同的掺量激发煤矸石粉一水

2、泥熟料复合胶凝体系，测定其胶砂强度、标准稠度需水量、凝结时间以及安定性，并借助体视显微镜，对试验试样抗压断面及侧面进行微观分析。结果表明：综合考虑力学强度值，宜选用方案AB，cDE，，即煤矸石、Na：SO、Na：SiO，、cao和石膏掺量分别为20％、3％、5％、5％和3％。借助体视显微镜分析得知，浆体相或界面相的强度过低是导致试样强度较低的直接原因，同时对比分析试样侧面孔隙特征，不规则球状粗糙大孔会显著降低试样强度。在应用中应尽量避免该类孔隙的形成。关键词：正交试验；激发剂；煤矸石粉一水泥熟料复合胶凝体系中图分类号：TQ172．46TQ172．44文献标志码：A0前言

3、1111煤矸石粉活性普遍较低，不能规模推广和工业化应1用，由于单一的活性激发方法对煤矸石的活性激发效果憩有限，导致其活性较低，无法在工业生产中应用，因此，对煤矸石进行活化处理是科研工作者较为关注的课题。本文是在前人对煤矸石活化研究的基础上，探究在不同2e煅烧煤矸石掺量水平下，各化学激发剂的最佳掺量，以图1水泥熟料XRD图谱期制备性能良好的复合胶凝材料应用在工程实践中。表1煤矸石的化学成分％化学成分SiO2AltOsFe203M[gOCaONa20K20Loss1试验原材料及方案含量55．9621．075．761．017．950．212．15．911．1试验原材料陕西某水

4、泥厂提供的普通硅酸盐水泥熟料，其XRD分析测试图如图1所示。由图1可以看出，水泥熟料的主要成分为3Ca0．SiO，和2Ca0．SiO，。选用的煤矸石来自1．2试验方案陕西省铜川市，其化学成分见表1；煤矸石粉基本物理检水泥熟料粉磨至比表面积达到300m／kg以上，按照测指标，见表2。正交设计方法制备煤矸石粉一水泥熟料复合胶凝材料，其他原材料：标准砂为IS0标准砂。水是普通自来测试其力学强度值，并进行试样微观结构分析研究。水。化学激发剂：无水硫酸钠(Nas0)为分析纯，Nas0含量I>99．0％；硅酸钠(Na2SiO3)为分析纯，Na202正交试验设计含量19．3％～22．

5、8％氧化钙(Ca0)为分析纯，CaO含量(灼烧后)>198．0％；石膏(CaSO4．2H，0)为工业石膏。选择煤矸石粉掺量、Na2s0掺量、Na2SiO掺量、CaO26COALASH5／2015掺量和石膏掺量(后四种掺量均为占煤矸石粉和水泥熟料掺量5％、CaO掺量2％、石膏掺量4％；抗压强度最高的是总量比例)共5个因素，每个因素各选5个水平，将煤矸第9组试验，其相应的试验方案是ABcD。E，即煤矸石石粉一水泥熟料复合胶砂试块龄期的力学强度值作为考核掺量25％、Na2SO掺量4％、Na2SiO掺量5％、CaO掺量指标，将它们列成因素水平表如表3所示。用该正交表安1％、石膏

6、掺量2％。排试验方案，共需做25组试验，具体方案如表4所示。5。表3因素水平表％柏蠢30曩。曩。012j4，O71Oll121314l，lOl1l19202l22232423_--3d抗折强度7d抗折强度实验序号图2试样力学强度检测结果3．1．2正交试验的极差分析实验次数ABCDE正交试验的极差分析如表5所示。从表5可以看出，综合考虑}昆凝土力学强度值，宜选用试验方案A，BCD，即煤矸石、N％SO、NaESiO、CaO和石膏掺量分别为20％、3％、5％、5％和3％。表5较优试验方案注：表中数字表不各因素的水平，较优标准为各因素对应的值最大和第二大，带下划线的为具有最大值

7、。3．1．3正交试验的方差分析以试样抗压强度为考核指标，利用方差分析诸因素影响规律，分析结果如表6所示。由表6可以看出，在所有5个因素中，煤矸石粉掺量对复合胶材28d抗压强度的影响最大，Na2SO掺量次之，Na2SiO掺量和石膏掺量相当，CaO掺量影响最小。表6试样28d抗压强度方差分析表3结果与讨论3．1正交试验结果分析3．1．1正交试验的直观分析复合胶凝材料制备胶砂试块检测结果如图2所示。其抗折强度最高的为第13组试验，相应的试验方案是A3B3C5D2E4，即煤矸石掺量30％、Na2SO4掺量3％、NaESiO3注：表中显著性一栏+号