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根據各冶金渣的化學成分及相關資料和經驗,結合建筑市場對砂漿性能的要求, 以干粉壓球機生產需求,利用冶金渣生產抹灰干粉砂漿等級為主,我們根據市場這一現象特別作出了應用研究,一起來探討冶金渣在干粉砂漿中的應用。
干粉砂漿是指由專門的廠家生產的在施工現場使用的一種新型建筑砂漿品種, 其主要由膠凝材料、細骨料以及礦物摻合料和外加劑等經干燥、計量、混合系統混合均勻后袋裝或散裝運至施工現場加水攪拌直接使用的砂漿產品。但干粉壓球機所用的天然河砂細骨料, 屬于不可再生資源, 將越來越短缺。
冶金渣是鋼鐵企業煉鐵和煉鋼生產過程中排出的廢棄物, 不僅占用了大量的土地, 還對空氣、地下水等產生污染, 對周圍的生態環境產生較大的危害,同時也是一種資源的浪費。但是由于鋼渣等經高溫熔融后自然冷卻, 使其具有較高的機械強度, 加工處理后完全可以替代天然河砂; 冶金渣的化學組成近似于低飽和比的水泥熟料, 具有潛在的活性。因此,對冶金渣經加工后替代天然河砂和水泥生產干粉砂漿進行了研究試驗, 取得了成功, 提高的冶金渣的綜合利用水平和價值。
我們經過試驗研究,用鋼渣和渣殼處理以后的尾渣來作為這次探討的試驗對象:
鋼渣是轉爐煉鋼過程中產生的、自然冷卻的廢棄物, 呈致密塊狀, 主要礦物組成有2CaOSiO3、CaO-SiO2、Ca ( VT iO7) 及RO 相體; 摩氏硬度達8.5 , 容重1.5t/m3, 鋼渣壓碎值為15 。渣殼是高爐煉鐵過程中產生的、自然冷卻的廢棄物, 結構及硬度與鋼渣近似。礦渣是高爐煉鐵過程中產生的、由高壓冷卻水水淬形成的細小顆粒狀物料, 結構空疏松, 主要礦物為玻璃相, 摩氏硬度在4.5 , 容重1.28 t/m3, 壓碎值達26 ,不適宜替代天然砂, 但它具有比鋼渣和渣殼高的活性。冶金渣全部進行破碎、篩分處理, 取粒度在0.6~2.5mm 的連續級配砂。外加劑采用干粉砂漿針對利用冶金渣生產干粉砂漿而開發的高效砂漿外加劑進行試驗得出以下兩項結論:
一、影響冶金渣干粉砂漿性能的因素:
如果單純利用鋼渣砂替代天然河砂, 砂漿的需水量、分層度都有提高, 和易性變差。密度提高, 意味著單位面積使用砂漿的量增加, 對使用方來說是個不利的因素。
針對存在的問題, 根據相關資料的介紹, 采取了添加礦物外加劑的方法來改善砂漿的和易性。添加的礦物外加劑是礦渣微粉和鋼渣微粉。國內的有關研究資料表明, 單摻礦渣微粉的干粉砂漿會出現泌水現象, 因此將礦渣微粉和鋼渣微粉按不同的比例進行復合混摻, 隨鋼渣微粉混摻比例的增加, 制備A1 、A2 、A3 、A4 四組樣品, 以檢測不同比例的復合微粉替代水泥對砂漿各項性能的影響, 并加入部分礦渣砂來降低砂漿的密度。試驗配比見下表:
二、冶金渣干粉砂漿長期穩定性:
由于鋼渣是經過高溫熔融后自然或噴水冷卻形成的, 按照煉鋼工藝的要求, 造渣的主要物質冶金石灰是過量加入的, 因此, 鋼渣中含有大量的游離氧化鈣, 冷卻后所形成的礦物具有潛在的活性, 在長期與空氣接觸過程中, 會與空氣中的水分等產生緩慢反應, 造成鋼渣顆粒體積的膨脹, 鋼渣綜合利用的難點就在于它的長期不穩定性。利用鋼渣砂替代天然河砂生產的干粉砂漿, 在使用凝固以后, 也會因鋼渣砂顆粒的膨脹而造成空鼓、開裂、脫落等現象。在試驗的過程中, 對砂漿的試體都分別進行了50 、100℃和利用蒸壓釜進行210℃、2MPa 高溫高壓養護試驗。試驗結果表明, 僅僅利用鋼渣砂替代天然河砂的砂漿試體, 在100℃蒸氣養護過程中就出現了體積變形, 中心有明顯的膨脹, 造成試體開裂或潰散; 添加了礦渣的試體在高溫高壓條件下, 試體也出現了開裂。以上現象說明, 單純利用鋼渣替代天然河砂生產的干粉砂漿, 存在長期的體積穩定性問題, 而JGJ70砂漿基本性是基于天然河砂為惰性物質的基礎上制定的, 僅僅用這個方法對冶金渣干粉砂漿進行檢測是不全面的。
從以上各項試驗說明, 利用各種冶金渣制砂替代天然河砂、復合微粉替代水泥生產干粉砂漿是完全可行的。由于天然河砂是不可再生資源, 利用冶金渣砂生產干粉砂漿, 不但為鋼鐵企業實現循環經濟提供了新的途徑, 同時減少了天然河砂的開采,保護了環境; 復合微粉替代水泥, 減少了水泥用量,也是節能的有效途徑。因此, 利用冶金礦渣生產干粉砂漿, 具有極高的經濟效益和社會效益。
最后囑咐大家,在利用冶金渣生產干粉砂漿過程中要注意幾方面的問題:
( 1 ) 對鋼渣進行預處理或采用各種方法進行陳化, 試驗采用的是熱燜處理的鋼渣, 在熱燜過程中鋼渣中的游離氧化鈣和膨脹性都得到了不同程度的消解。
( 2 ) 合理搭配各種冶金渣的比例。
( 3 ) 控制好鋼渣中游離氧化鈣的含量。
( 4 ) 產品檢驗要增加高溫高壓蒸養試驗。
( 5 ) 采用適合冶金渣性能的化學和礦物外加劑, 以保證干粉砂漿的各項性能。
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