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矿渣,又称为高炉矿渣粉,是矿石冶炼后的残余物,属于钢铁制造行业产生的固体废弃物;硅灰,又称为微硅粉,是冶炼硅铁和金属硅时,矿热电炉内产生的大量强挥发性SiO2和Si气体排放后迅速冷凝得到的。目前关于像矿渣、硅灰一样的固体废弃物的利用的研究,都偏向于将它们作为硅酸盐水泥的配料,但以固体废弃物与其它非水泥原料之间的反应合成水化硅酸盐的研究尚少。本课题就是用工业纯氢氧化钙、煅烧高岭土与矿渣、硅灰配得胶凝材料,并以它们的反应合成水化硅酸盐并研究原料和水化产物的物理和化学性质。研究具有一定的创新性,并且对资源的再利用有积极的意义。 以反应合成水化硅酸盐的研究从胶凝材料配料入手。通过预先设想胶凝材料可能发生的水化反应确定各组配料配方;同时,利用球磨粉碎配料,激发配料的火山灰活性,并通过粒径分布、比表面积、X射线衍射分析图谱分析与判断配料发生的物理和化学性质的变化;通过抗压抗折强度测试,评估胶凝材料水化反应的程度;通过改变养护方式,探索有效激发配料火山灰活性,使其更加充分的水化的途径。并得出设想水化产物中CSH与CAH物质的量之比为9∶1、CSH的钙硅物质的量比为5:6、球磨粉碎60min的配料在经过标准养护后,其试块具有最高强度;而将该配料制得的试块,在1.0MPa,8h的蒸压养护后,抗压强度可达45.3MPa,抗折强度可达5.7MPa,最主要的水化产物是水化硅酸钙。 本课题同时用所制胶凝材料应用于配料体系符合最紧密堆积曲线的混凝土的制备。通过改变配料体系最紧密堆积曲线的最大颗粒粒径、物料在机械静压成型时所受恒定压强、试块的成型方式、配料中纤维用量,来探讨混凝土试块在抗压抗折强度、养护前后总孔隙率的变化幅度、养护之后三种孔隙率的大小、孔径分布这几个方面发生的变化。并得出当配料体系最大颗粒粒径较小、成型压强越大、成型前不振动物料、配料中不使用纤维时,试块获得较高强度、较低孔隙率、较大的养护过程中孔隙率减小幅度;当DPL=0.6mm、机械静压成型压强为13.9MPa、成型前不振动、配料中不添加纤维时,1.0MPa蒸压养护8h的混凝土试块强度达到同条件成型养护并表征的使用42.5水泥制备的混凝土试块强度的92%。用同物料、同等压强成型的混凝土试片测得孔径分布显示出其具有良好的抗渗性能,超过90%的通孔孔径小于10nm。