利用水淬锰渣膨胀剂制备高性能混凝土研究

利用水淬锰渣、膨胀剂制备高性能混凝土研究总结工业废渣的综合利用是我国建筑材料工业“可持续发展”战略的重要组成部分。水淬锰渣(铁合金渣)是高炉冶炼锰铁合金过程中，所排放的1400℃熔融物经水淬急冷形成的一种工业固体废弃物。2005年我国铁合金产量达到1067万t，占世界总产量的40％，己成为世界第一大铁合金生产、消费和出口大国。2005年全国锰铁合金产量为1067万吨计，产生约2134万t的锰渣，由于得不到充分的利用，锰渣堆积如山，不仅占用大量耕地，而且严重污染周边环境，影响到企业的可持续发展。锰渣可用于生产矿渣硅酸盐水泥、锰渣烧结砖和蒸压砖、水泥矿化剂，可作混凝土粗细骨料生产小型空心砌块，用作路基材料等。但这些粗放型的应用没有充分发挥锰渣具有潜在水凝性的特点，而锰渣的活性仅次于生铁矿渣，优于粉煤灰，具有较高的利用价值。随着我国国民经济建设的高速发展，建筑行业混凝土向高强、高性能化迅猛发展，高强、高性能混凝土应用普遍。高强、高性能混凝土易带来水泥用量高和水化热高的问题，从而增大混凝土产生更大收缩和开裂几率，利用锰渣和膨胀剂研究高性能混凝土，既可利用膨胀剂解决混凝土收缩开裂问题，确保高性能混凝土尺寸稳定性，又可充分发挥锰渣的潜在水凝性，节约混凝土水泥用量，降低混凝土成本，降低水泥水化热，且可以消化掉大量的锰渣。1原材料1．1锰渣锰渣外观为翠绿色，颗粒状。锰渣的主要成分为玻璃体(估量90％)，其余为镁蔷薇辉石(3CaO·MgO·2SiO2)、镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO2)、钙铝黄长石(2CaO·A1203~SiO2)、硅酸二钙(C2S)以及少量的硅酸三钙(C3S)。所以，锰渣具备潜在水凝性和火山灰性，可作为混凝土掺合料和水泥混合材。1．2水泥贵州水泥厂产乌江牌42.5级普硅水泥，3d、7d、28d抗折强度分别为4.92、6.23、8.64MPa，抗压强度分别为25.15、34.47、4.16MPa。‘1.3硬石膏重庆江北产硬石膏，其SO含量为57％。1．4粗集料1．5细集料1．6混凝土减水剂1．7混凝土膨胀剂2锰渣细度、激发剂的选择及其掺量的试验研究由于水淬锰渣的玻璃体含量达90％，具有潜在水凝性，在碱性或酸性激发剂作用下，可激发其潜在水凝性。考虑到工业排放的水淬锰渣较粗，参照GB／T203--2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》中矿渣比表面积大于420m2／kg的规定，将锰渣磨细。磨细锰渣的表观密度为2910kg／m、堆积密度为1580kg／m、比表面积为482m2／kg。考虑碱性激发剂易带入碱金属，且氢氧化钾、氢氧化钠相对价格较高，而生石灰容易消解结块，不易保存。故经综合分析，决定采用酸性激发剂天然硫酸盐来激发其潜在水凝性。3结语(1)水淬锰渣的主要化学成分为A1203、SiO2、CaO和MgO，矿物90％以上为玻璃体，具有一定的潜在水凝性和火山灰性。(2)内掺水泥用量30％水淬锰渣和10％膨胀剂，与普通碎石和山砂可配制高性能混凝土，其28d强度达70—80MPa、坍落度达19～22cm、抗冻性能指标大于D100、抗渗标号大于S16、14d限制膨胀率达2．04x10(-4)，棱柱体抗压强度达79．8MPa，28d静力弹性模量达5．19xl0(4)MPa。(3)大掺量锰渣对降低混凝土水化热及单方造价有极大好处，可拓展锰渣的用途，较少环境污染，对加快循环经济建设具有重要意义。