時間:2014-05-07 09:38:20
作者:世邦機器
為了提高充填體的強度,使充填體具有一定的穩定性,在充填體內要加入膠凝材料。礦山充填使用的膠凝材料有硅酸鹽水泥、高水速凝材料、全砂土固結材料。
礦山及工程常用及使用較多的是硅酸鹽水泥,就是以適當成分的生料燒至部分熔融,所得的以硅酸鹽為主要成分的硅酸鹽水泥熟料,加入適量石膏和一定量的混合材,磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為硅酸鹽水泥。生料是指生產水泥的原料,成分主要含有氧化鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等,主要原材料有石灰石破碎后的原料(石灰石、大理石、貝殼、白堊),黏土質原料(黏土、黏土質頁巖、黃土、河泥),輔助材料(鐵粉、礬土、硅藻土),礦化劑(螢石)等。
將按一定比例配好的原料經磨細得到生料,放入窯中經1450℃的高溫煅燒后,成為熟料。再加入石膏和一定的混合材料磨細,就是水泥。
硅酸鹽水泥的成分為硅酸三鈣與硅酸二鈣的含量大約在75%左右,鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣的含量在22%左右,也就是說硅酸鹽成分占3/4左右,故稱之為硅酸鹽水泥。除此以外還有少量氧化鈣、氧化鎂、氧化鈦和堿,但其總含量不超過水泥量的百分之幾。在水泥熟料磨細時,還要摻入3%~5%的石膏共同磨細。石膏在水泥中的作用主要是為了調節凝結時間。
硅酸鹽水泥的性能是由其組成礦物的性能決定的,水泥性能主要是強度、凝結硬化速度、水化放熱的大小以及收縮大小等指標。
水泥加水拌和后,則發生化學反應,生成多種水化物,這個過程稱之為“水化”。水泥加水拌和的初期是具有一定流動性或可塑性的漿體,經自身的物理化學變化以后,逐漸變稠而失去可塑性,這時稱之為凝結。隨著水化反應的增長,產生強度,并逐漸發展成堅硬的人造石,稱之為硬化。
水泥的水化與凝結硬化的過程,也就是水泥強度發展的過程。為了正確使用水泥,并能在生產中采取有效措施,調節水泥性能,需要了解水泥水化硬化的影響因素。
影響水泥水化的因素,除礦物成分、細度、用水量外,還有養護時間、環境的溫度、濕度以及石膏摻量等。
養護時間,水泥加水后的前4周,早期的水化速度較快,強度發展也快,4周之后顯著減慢,6個月的水化深度只有顆粒半徑的1/2左右。因此,只要維持適當的溫度與濕度,水泥的水化將不再進行,其強度在幾個月、幾年,甚至幾十年后還會持續增長。
溫度和濕度,水泥的水化與凝結硬化和環境的溫度關系很大。當溫度低于5℃時,水化硬化大大減慢,當溫度低于0℃時,水化反應基本停止。同時,由于溫度低于0℃,當水分結冰時,還會破壞水泥石結構。潮濕環境下的水泥石,水分不易蒸發,能保持有足夠的水分進行凝結硬化,生成的水化物進一步填充毛細孔,促進水泥石的強度發展。保持環境的溫度和濕度,是使水泥石強度不斷增長的主要措施。因此水泥強度的測定需要在規定的標準溫度與濕度環境中養護至規定的齡期情況下進行。
石膏的摻量,水泥加水后成為一種凝膠溶液;硅酸鹽膠體帶負電荷。由于電性排斥力,使膠粒不容易互相靠近而結合成大顆粒,凝膠溶液具有一定穩定性。加入石膏,與水化鋁酸鈣作用,可以減少硅酸鹽膠體生成,延緩凝結時間。但如果石膏過量,又會使水泥速凝。
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大家知道水泥的凝結時間不僅與水化反應活性有關,而且還受水泥漿體的標準稠度用水量影響。
許多研究者發現,把礦渣單獨磨細為礦渣微粉,再與熟料粉混合制成礦渣水泥,或者以混合料的形式將礦渣粉配入混凝土,可充分發揮礦渣的潛力,不僅改善了水泥及制品的相關性能,還大大提高了礦渣的利用率
鑒于目前國內外對于石灰石粉主要研究結果,~般認為石灰石在本質上為惰性混合材,只有少許水化活性的基本認識。
堿性外加劑對無熟料石灰石礦渣水泥強度有顯著影響。少量的適宜堿有利于水泥早期強度的提高,過高的堿含量對水泥后期強度明顯不利。不同形式的堿對無熟料石灰石礦渣水泥影響程度有所差異。
礦渣石灰石中熟料并不是摻量越高水泥強度越高,而是存在一個較合適宜的摻量的原因。即少熟料石灰石礦渣水泥同樣存在一個適宜水化硫鋁酸鈣晶體生成的堿度條件。
水泥的干縮究其根源都是由水泥石結構失水引起的。根據水與固相的結合情況,可以將水泥石中水分為自由水、吸附水和化學結合水。