碱激发高钛矿渣-水泥基胶凝体系水化活性研究.pdf

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1、第42卷第24期人民长江Vol_42．No．242011年12月YangtzeRiverDee．，2011文章编号：1001—4179(2011)24—0054—04碱激发高钛矿渣一水泥基胶凝体系水化活性研究苏杰，石妍，杨华全(长江科学院材料与结构研究所，湖北武汉430010)摘要：采用丽江42．5中热水泥，攀钢集团水淬高钛矿渣，对Ca(OH)、NaOH及NaCO等碱激发剂激发高钛矿渣的早期活性进行了研究，并探讨了高钛矿渣的化学活化技术及其活化机理，以期为高钛矿渣的综合利用提供理论支持。结果表明：激发荆的掺量不宜过大，最优掺量范围为4％～6％；Ca对掺高钛矿渣复合胶凝体系的激

2、发效果较好，且在OH一存在的条件下，早期激发效果更佳。机理分析表明，Ca和OH一对高钛矿渣活性的激发，主要是依靠OH一的极化作用，形成具有胶凝作用的水化CaSiO等产物，且当溶液中ca和SO共存时，能较大程度地激发高钛矿渣的潜在活性。关键词：高钛矿渣；水化活性；激发；化学活化中图法分类号：TV42．3文献标志码：A高钛矿渣是由钒钛矿石为原料冶炼生铁，在冶炼检验结果见表1和表2。标准石英砂。碱性激发剂均过程中排出的熔渣经淬冷或自然冷却得到的一种粒状为市售分析纯级，包括ca(OH)、NaOH、Na：CO，、或块状废渣⋯。高钛矿渣含钛量高，活性成分CaO、Na2SiO3、CaSO4

3、和Na2SO4。SiO：少，且矿物成分稳定。当作为水泥混凝土掺和料表1高钛矿渣化学成分％时，早期水化产物钙钒石及硅酸钙凝胶含量少，早期强度低，后期由于高钛矿渣参加二次水化反应，使强度有所提高，但相比普通矿渣、粉煤灰等活性掺和料，强度仍偏低，且随着高钛矿渣掺量的增加强度降低显著。由于我国高钛矿渣中CaO含量低，TiO：含量超过比表面积／标准稠度／需水量W／20％，玻璃态成分显著减少，且玻璃体中硅氧四面体聚初凝终凝。工7d28d4h8min5h23min合格5055合度较高，水硬活性更低，力学性能不理想，需要激发其潜在活性，才能用于水泥基复合材料中。本文采用不同种类的碱激发剂，进

4、行高钛矿渣的早期活性激1．2试验方法发试验，并从宏观和微观的角度探讨高钛矿渣的活化高钛矿渣化学成分测试参照GB／T176—2008《水技术及其活化机理，为高钛矿渣的综合利用提供技术泥化学分析方法》，其中高钛矿渣中二氧化钛含量测支持。定参照YS／T514．1—2006《高钛矿渣、金红石化学分1原材料及试验方法析方法硫酸铁铵容量法测定二氧化钛量》；物理性能测试参照GB／T1596—2005《用于水泥和混凝土中的1．1原材料粉煤灰》；净浆试验参照GB／T1346—2001《水泥标准采用丽江42．5中热水泥。高钛矿渣由攀钢集团稠度、凝结时间、安定性检验法》；水泥胶砂强度试验水淬高钛矿

5、渣砂粉磨得到，化学成分及物理力学性能参照GB／T17671—1999(水泥胶砂强度检验方法(ISO收稿日期：2011—10—30基金项目：国家自然科学基金重点项目(50539010)；水利部公益性行业科研专项资金项目(200901066)作者简介：苏杰，女，工程师，硕士，主要研究方向为水工建筑材料。E—mail：sujie@mail．crsri．cn第24期苏杰，等：碱激发高钛矿渣一水泥基胶凝体系水化活性研究55法)》的规定。钛矿渣和30％水泥复掺进行了吸水动力学测试。孔结构分析采用吸水动力学法，用间断称量法测NaOH掺量与平均孔径参数A和孔径均匀性参数的定40mm×40mm

6、×40mm砂浆试件不同浸泡时间(t关系曲线如图2所示。由图2可知，平均孔径参数A随=0．25，1，24h)的吸水率。首先将试件烘干，称其质着NaOH掺量的增加呈先降后增趋势，而孔径均匀性量，记为ira，然后把试件浸泡在水中，浸泡0．25h后，参数随着NaOH掺量的增加则先增后降，且在掺量在空气中称其质量，记为m。：。同样得出m及m：。为4％的情况下，A值最大，最小。因此，激发剂的掺毛细孑L材料吸水率与时间的近似关系式为：量不宜过大，存在最优掺量值。NaOH激发高钛矿渣W=W⋯(1一e)(1)时的最优激发剂掺量大约为4％。式中，A为毛细孔的平均孑L径；为毛细孑L径均匀性参数，其

7、变动范围为0～1，小表明孔径不均匀，=1表明为单一毛细孔材料；W为材料的最大吸水率；为t时刻材料的吸水率。由此可以计算出孔径均匀性参数、平均孔径等特征参数。23456782试验结果及分析激发剂掺■／％日dH＼嘎出撼(8)№0H作激发剂8765432．1高钛矿渣的化学成分及物理性能∞加∞印∞蚰加∞由表1可以看出，高钛矿渣的主要化学成分为CaO、SiO、TiO、A12O，、MgO，其中TiO2含量较高，达到2O．09％，计算得到质量系数M=1．06。按照JC／T418—1991规定，粒化高炉钛矿渣质量系数应