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    矿渣
    更新时间:2019-05-16 01:34:22
    矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中,氧化铁在高温下还原成金属铁,铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸...
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    矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中,氧化铁在高温下还原成金属铁,铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物,经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物,即为高炉矿渣,简称矿渣。

    矿渣的化学成分
    矿渣的化学成分有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO、Fe2O3 等氧化物和少量硫化物如CaS、MnS等,一般来说,CaO、SiO2和Al2O3的含量占90%以上。矿渣的化学成分与水泥的化学成分基本相同,只不过CaO含量较低,而SiO2含量偏高,另外,在CaO含量较高的碱性矿渣中还含有硅酸二钙等成分,所以矿渣本身具有微弱水硬性。
    矿渣的矿物组成

    高炉渣的矿物组成与生产原料和冷却方式有关。在慢冷结晶态的矿渣中,碱性高炉渣中的主要矿物为钙铝黄长石和钙镁黄长石,其次为硅酸二钙、假硅灰石、钙长石、钙镁橄榄石、镁蔷薇石及镁方柱石等。酸性高炉渣中的矿物成分主要为黄长石、假硅灰石、辉石和斜长石等。钒钛高炉渣中的主要矿物是钙钛石、安诺石、钛辉石、巴依石和尖晶石等。锰铁渣中主要矿物是橄榄石。高铝渣中主要矿物是铝酸一钙、三铝酸五钙和二铝酸一钙。镜铁渣中主要矿物是蔷薇辉石。在结晶态的矿渣中,除高铝渣外,仅硅酸二钙具有胶凝性,其他矿物均不具有或只具有微弱的胶凝性,所以基本不具有水硬性。而急冷渣主要由玻璃体组成,其含量与矿渣熔体的化学成分和冷却速度有很大关系,一般酸性矿渣的玻璃体含量高于碱性矿渣,冷却速度快玻璃体含量就高。我国钢铁厂排放的快冷渣玻璃体含量一般在80%以上,具有较好的水硬性。

    火山灰效应
    矿渣微粉掺入混凝土中,在混凝土内部的碱性环境中,矿粉能与水泥的水化产物Ca(0H)2 发生“二次水化反应”,而且能促进水泥进一步水化生成更多的C-S-H凝胶,使集料界面区的Ca(0H)2 晶粒变小,改善了混凝土微观结构,降低了水泥浆体的孔隙率,提高了集料界面粘结力,使混凝土的物理力学性能大大提高。

     
    微集料效应
    一般情况下,混凝土可视为连续级配的颗粒堆积体系,粗集料之间的空隙由细集料填充,细集料之间的空隙由水泥颗粒填充,而水泥颗粒之间的空隙则需要有更细的颗粒来填充。根据Aim和Goff模型理论,当把掺有超细矿物外加剂的水泥基材料看作多元系统,则该系统中存在一个***紧密堆积,其值取决于超细矿物外加剂的粒径与水泥粒径之比,该值越小,***紧密堆积值越大,矿渣微粉比水泥颗粒细,在取代了部分水泥后,这些小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙中,使胶凝材料具有更好的级配,形成了密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系;同时还能降低标准稠度下的用水量,在保持相同用水量的条件下又可以提高拌合物的流动性;另外,填充作用还能增加拌合物的粘聚性,防止泌水离析。

     
    微晶核效应
    矿渣微粉的胶凝性与硅酸盐水泥相比来说比较弱,但是它为水泥水化体系起到微晶核效应的作用,加速水泥水化反应的进程并为水化产物提供了充裕的空间,使得水泥水化产物分布更均匀,提高了硬化水泥浆体结构的密实性,从而使混凝土具有较好的力学性能。