在磨制水泥时加入的天然或人工矿物材料称为混合材料。混合材料的加入可以改善水泥的某些性能,拓宽水泥强度等级,扩大应用范围,并能降低水泥生产成本;掺加工业废料作为混合材料,能有效减少污染,有利于环境保护和可持续发展。水泥混合材料包括非活性混合材料、活性混合材料和窑灰,其中活性混合材料的应用量最大。为确保工程质量,凡国家标准中没有规定的混合材料品种,严格禁止使用。
1.非活性混合材料
在常温下,加水拌和后不能与水泥、石灰或石膏发生化学反应的混合材料,称为非活性混合材料,又称为填充性混合材料。非活性混合材料加入水泥中的作用是提高水泥产量,降低生产成本,降低强度等级,减少水化热,改善耐腐蚀性与和易性等。这类材料有磨细的石灰石、石英砂、慢冷矿渣、黏土和各种符合要求的工业废渣等。由于非活性混合材料加入会降低水泥强度,其加入量一般较少。
2.活性混合材料
在常温下,加水拌和后能与水泥、石灰或石膏发生化学反应,生成具有一定水硬性的胶凝产物的混合材料,称为活性混合材料。活性混合材料的加入可起与非活性混合材料相同的作用。活性混合材料的掺加量较大,改善水泥性质的作用更加显著,而且当其活性激发后可使水泥后期强度大大提高,甚至赶上同等级的硅酸盐水泥。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。
(1)粒化高炉矿渣。粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁时,将浮在铁水表面的熔融物经水淬等急冷处理而成的松散颗粒,又称为水淬矿渣。粒化高炉矿渣的主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3和少量MgO、Fe2O3。急冷的矿渣结构为不稳定的玻璃体,具有较大的化学潜能,其主要活性成分是活性SiO2和活性Al2O3,常温下能与Ca(OH)2反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等具有水硬性的产物,从而产生强度。在用石灰石做熔剂的矿渣中,含有少量C2S,本身就具有一定的水硬性,加入激发剂磨细就可制得无熟料水泥。(www.daowen.com)
(2)火山灰质混合材料。天然火山灰材料是火山喷发时形成的一系列矿物,如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石和硅藻土等;人工火山灰是与天然火山灰成分和性质相似的人造矿物或工业废渣,如烧黏土、粉煤灰、煤矸石碴和炉渣等。火山灰的主要活性成分是活性SiO2和活性Al2O3,在激发剂作用下,可发挥出水硬性。
(3)粉煤灰。粉煤灰为球状玻璃体结构,是火力发电厂以煤粉做燃料,燃烧后收集下来的极细的灰渣颗粒。它也是一种火山灰质混合材料。
3.窑灰
窑灰是水泥回转窑窑尾废气中收集下来的粉尘,活性较低,一般作为非活性混合材料加入,以减少污染,保护环境。
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