磷渣细度对水泥石脆性和孔结构的影响研究.pdf

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1、第41卷第24期人民长江Vo1．41．NO．242010年12月YangtzeRiverDec．．2010文章编号：1001—4179(2010)24—0090—04磷渣细度对水泥石脆性和孔结构的影响研究张建峰，杨华全，李家正，林育强(长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010)摘要：研究了不同细度和掺量的磷渣对水泥石脆性和孔结构的影响。试验结果表明，当磷渣比表面积较小时，与基准水泥石相比，掺磷渣反而使其脆性系数降低，但当磷渣的比表面积达到350m／kg，同时磷渣掺量不高时，随着磷渣比表面积的增大，脆性系数有

2、减小的趋势。磷渣掺量在30％以下时，磷渣细度对水泥石的平均孔径没有明显影响，但较细的磷渣可降低水泥石的最可几孔径及孔隙率；随着磷渣比表面积的增大，早期水泥石中大于50nm有害孔的相对比例有增加的趋势，但后期明显减小。关键词：磷渣；水泥石；细度；脆性；孔结构中图法分类号：TV43文献标志码：A用电炉法炼制黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要kg／m；粉煤灰为贵州凯里电厂的Ⅱ级灰；磷渣为贵州成分的熔融物，经淬冷成粒，即为粒化电炉磷渣，简称省瓮福黄磷厂生产的电炉磷渣和泡沫山黄磷厂生产的磷渣”，其主要矿物成分是假硅石灰(硅酸钙的一种电炉磷渣磨细而得。3种

3、原材料的化学成分分别见表形态)，与水泥熟料的基本矿物成分类似，主要化学成1～3。分为CaO和SiO，性能与水淬高炉矿渣接近。近年来，表1中热水泥熟料的化学成分％随着我国黄磷生产工业的迅速发展，磷渣的排放量也随之增多，每年都在500万t以上，且逐年递增。大量的磷渣不仅占用大量的土地，而且污染环境。用磷渣作混凝土掺和料，不仅可以节约水泥，而且可以改善混凝土的某些性能，具有巨大的环保效益和社会效益。由于水泥石的孔隙率、孔分布、孔的大小和形状以及脆性基本上决定了其物理力学性能，因此研究磷渣对水泥石脆性和孔结构的影响，对于磷渣作为混凝土掺和料的应用有

4、重要意义。本文通过掺入不同细度的磷渣，研究磷渣细度对水泥石脆性和孑L结构的影响，为瓮福黄磷厂35．440．964．0347．68336015151磷渣作为掺和料的广泛应用提供一定的技术支持。1．2试验方法1原材料及试验方法磷渣化学成分测试参照国家标准GB／T6645—861．1试验原材料《用于水泥中的粒化电炉磷渣》，根据GB／T17671—试验用水泥为贵州江电葛洲坝水泥厂生产的42．51999《水泥胶砂强度检验方法》制备磷渣水泥体系胶中热硅酸盐水泥，比表面积317m／kg，表观密度3130砂试块，在标准条件下养护。试验采用脆性系数作为收稿日

5、期：2010—05一l0作者简介：张建峰，男，硕士研究生，主要从事建筑材料研究。E—mail：zhangjianfengzc@sina．com第24期张建峰，等：磷渣细度对水泥石脆性和孔结构的影响研究9l混凝土脆性的评价指标，其定义为水泥胶砂抗压强度s—H凝胶，并与周围水泥的水化产物紧密地交叉联与抗折强度的比值，脆性系数越低表示抗裂性越结在一起，形成了非常致密的微观结构，因此后期脆性好。成型的4cm×4em×4cm净浆试块，1d后脱系数明显增大。随着掺量的增大，早期磷渣与水泥水模并置于(20±1)℃水中养护，至规定龄期取出。从化生成的Ca(

6、OH)：发生的二次火山灰反应的反应速试块的中心部位取样，用无水乙醇终止水化，在率更慢，因此早期的脆性系数更低，但后期发生二次水1O0oC、无CO，的烘箱中烘干，然后用压汞仪(mercury化反应生成的C—S—H凝胶更多，水化产物联结也intrusionporosimetry，MIP)进行孔结构测试。更紧密，脆性系数也相应增大；当磷渣掺量达到60％时，过量的磷渣并不能因二次水化反应而消耗完，而且2试验结果与讨论充当了胶凝材料，但联结能力不能与水泥石相比，因此2．1磷渣细度对水泥石脆性的影响强度反而降低，脆性系数减小。水泥石脆性反映了其抗裂性能

7、，掺和料对水泥石此外，随着磷渣比表面积的增大，水化速率加快，脆性的影响主要与其颗粒形貌、成分、结构、细度、水化而且能更好地填充孑L隙，因此强度增大，水泥石的脆性系数也相应提高。但比表面积达到450m／kg时，抗快慢等因素有关，下面的试验主要侧重研究不同掺量、不同细度磷渣粉对水泥石脆性的影响，试验结果见表压强度的增长率不及抗折强度的增长率，当磷渣过细4。时，浆体和易性变差，成型时浆体内部气孔难于排除，表4不同细度磷渣胶砂强度及脆性系数对强度有一定影响，抗压强度的增长率比抗折强度增长率小，脆性系数也因此随着比表面积的增大反而减小。2．2磷渣细度

8、对水泥石孔结构的影响水泥石的孔隙率以及不同孔径的分布状况，是水泥石的一个重要结构特征，它决定了水泥石的一系列性质。所谓水泥石的孑L结构，一般包括孔隙率、孔径大小的分布及孔的形态等