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火山灰水泥

发布时间:2020-02-07 20:02 作者:admin

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  自然或人工含有以活性氧化硅、活性氧化铝为主的矿物质质料,经磨成细粉后与石灰加水羼杂,不只能正在氛围中硬化、况且能正在水中持续硬化者,都称为火山灰质羼杂质料,具有玻璃相和微晶相的两重本质。最初火山灰是指火山产生喷出地面的岩浆,因地面温度低、压力小而聚冷天生的玻璃质物质,后人们觉察正在石灰中掺入火山产生时喷出的“火山灰”后,不只能正在氛围中硬化,况且也能正在水中硬化,得到与平常水泥雷同的水硬本质。这注解火山灰质羼杂质料是一种活性羼杂材,它能够行为硅酸盐水泥的羼杂质料,制成火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥

  真正的火山灰根基上是由少量晶质矿物嵌入大方玻璃质中所变成的,玻璃质或众或少的因风化而变质,其众孔性有似凝胶,具有大方的内比轮廓积,个中除含可溶性SiO2外,还含相当数目的可溶性的Al2O3。

  火山灰化学因素的震撼范畴:45~60%SiO2;15~30%Al2O3+Fe2O3;15%支配CaO+MgO+R2O(杂质);10%支配烧失量。

  火山灰质羼杂质料的活性起源是个中的活性SiO2和活性Al2O3对石灰的招揽。于是,按其活性的巨细,可分为三类:

  1)含水硅酸质羼杂质料:以无定形的SiO2为苛重活性因素,含有联结水,变成SiO2·nH2O的非晶体质矿物。与石灰的反映才智强,活性好。但拌和成浆时的需水量大,影响硬化体职能,且干缩较大。

  2)铝硅玻璃质羼杂质料:除以SiO2为苛重成特地,还会有肯定数目的Al2O3和少量的碱性氧化物(Na2O+K2O),它是由高温熔体颠末差异步骤的急速冷却而成。其活性确定于化学因素及冷却速率,并与玻璃体含量有直接干系。

  3)烧粘土质羼杂质料:活性组分苛重为脱水粘土矿物,如脱水高岭土(Al2O3·2SiO2)其化学因素以SiO2和Al2O3为主,其Al2O3含量与活性巨细相合。

  正在硅酸盐水泥熟料中,按水泥制品德地匀称地插手20~50%的火山灰质羼杂质料,再按必要插手适量石膏磨成细粉,所制成的水硬性胶凝质料就称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥)。按现行邦度准则,火山灰水泥的强度品级有:32.5、32.5R;42.5、42.5R;52.5、52.5R。

  火山灰水泥的水化、凝集、硬化历程苛重是把熟料的水化及羼杂材与Ca(OH)2的反映相接洽起来。火山灰水泥加水后,起初是硅酸盐水泥中的熟料水化,天生Ca(OH)2,成为同火山灰质羼杂质料爆发二次水化反映的激勉剂;火山灰质羼杂材中高度分袂的活性氧化物招揽Ca(OH)2,进而彼此反映而变成以水化硅酸钙为主体的水化产品,即水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶。实践上,火山灰水泥的两次水化反映是瓜代实行的,况且互相互为要求、彼此限制,并不是简易独立的。如:因为爆发了二次反映,正在肯定水准上消费了熟料水化的天生物,即,液相中的Ca(OH)2与活性的SiO2和Al2O3爆发二次水化反映,变成水化硅酸钙和水化铝酸钙,由此使其浓度下降(碱度下降),是以,反过来又促使熟料矿物持续水化,云云几次实行,直到反映全部为止。

  (熟)xCa(OH)2+(火)SiO2+(n-1)H2O=xCaO·SiO2·nH2O

  (1.5~2.0)CaO·SiO2·aq+SiO2=(0.8~1.5)CaO·SiO2·aq

  3CaO·Al2O3·6H2O+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·mH2O+yCaO·Al2O3·pH2O

  因为火山灰质水泥的熟料相对淘汰,水泥的水化速率和水化热都较低,但总的硅酸钙凝胶数目比硅酸盐水泥水化时还众,故后期强度有较大的伸长。其它,泛泛水泥正在水化历程中如遇水分不敷,使Ca(OH)2历久受到CO2的用意而天生CaCO3,就会使水泥水化物瓦解而摧毁水泥石的布局。这种水泥石轮廓起霜,大气平静性较差,而插手火山灰质羼杂质料后,能够使水泥具有较好的抗溶出性侵蚀。

  从火山灰水泥的水化硬化历程可知,它的修筑本质正在不少方面是和矿渣水泥比力亲近的。

  从物理本质上比力,根基与矿渣水泥不异:如比重小、水化热低、耐硫酸盐腐蚀性比力好,与矿渣水泥相同,火山灰水泥的抗冻性差,早期强度低,但后期强度伸长大,必要较长时候的养护。不过,火山灰水泥的卓殊点即是需水量大,这是因为羼杂材是众孔细颗粒物质的来历,准则稠度需水量随羼杂材掺加量增补而增补。其它,干缩也比力大。于是利用火山灰水泥时要注视用水量的题目。

  火山灰水泥合用于地下、水中及滋润境况的混凝土工程,不宜用于干燥境况,也不宜用于受冻融轮回和干湿瓜代以及必要早期强度高的工程。

  用化学实行设施评定火山灰质地是历久今后人们所注视的。平常采用的设施有:①石灰招揽法;②羼杂消石灰强度试验;③羼杂硅酸盐水泥强度试验;④活性SiO2、Al2O3的测定等。不过因为火山灰自己没有胶凝性,而唯有正在与石灰或水泥羼杂时材干阐明其用意,是以火山灰的试验很是杂乱。有人提出火山灰的化学说明不行行为评定其活性的填塞凭据,也即是说化学实行法关于评定火山灰质地没有广大价格,只可把它行为发端分级的设施。于是,厥后曾又有人提出:以为联结水量能够行为评定活性的凭据;乃至又有人以为,能够通过测定火山灰(粉煤灰)中SiO2+Al2O3+Fe2O3含量来评定活性。

  合于火山灰活性以及其正在酸中或碱中可溶性组分含量的合联干系,曾实行过磋商,但还没有团结说法,邦际聚会提出必要订定一个牢靠试验设施。

  火山灰活性的巨细,是确定新变成物相正在硬化后大概显示力学强度的一种征兆,即,是酸性硅酸盐正在碱腐蚀下与氧化钙反映的结果。这个反映变成的水化物相形似于熟料和高炉矿渣反映所变成的新物相——水化硅酸钙和含过量氧化钙的铝酸钙。于是,火山灰质反映性(活性)的根基点能够被界说为:原始编制与产品编制之间的自正在能不同,或者是由原始编制到产品编制活化能的巨细。火山灰质反映性的性子由其特征即火山灰的构成与布局所确定。

  因为火山灰具有玻璃相和微晶相两重布局,这就大概使它具有良众启齿孔布局,是以易受腐蚀。本相上,这些孔隙首肯化学物质渗透,通过摧毁和开释SiO2、Al2O3及碱腐蚀的晶体布局,使SiO2和Al2O3与氧化钙爆发化合反映。即正在碱性介质里,玻璃质蒙受了一个使硅酸盐和铝酸盐离子进入溶液的水解历程,与Ca2+和Mg2+离子变成了熔解度分外低的天生物相,如百般硅酸盐、铝酸盐。它们的浸淀推动了其它硅酸盐和铝酸盐离子进入溶液的历程,是以水解反映持续实行,较之仅仅由水行为腐蚀剂时所爆发的处境有所差异。遵照此最新的假设,颠末肯定时候后,该编制即趋于平均。

  火山灰的最根基的本质是它具有与石灰联结的才智,正在注释这一点时,曾提出两个苛重外面:碱调换与直接化合。

  正在良众早期文献中都有云云一种主张,以为自然的火山灰都是极少沸石状的化合物,而且它的很众本质都是碱调换的结果。

  厥后很众学者觉察将石灰-火山灰化合物,或将火山灰与硝酸钙溶液一齐振荡时,会有少量碱溶出。有人将意大利火山灰和硅酸盐水泥羼杂物放正在40℃水中,结果8天后有占火山灰总碱量 的碱含量释出等等。

  遵照上述数据和X-射线窥探都注解苛重反映并不是碱调换反映,而是天生了极少新的化合物。明确碱调换关于自然火山灰和石灰的反映只是起很小的用意,它能否对强度开展升引意,值得思疑。正在碱调换时,沸石化合物的晶格没有任何转变,是一个碱离子被此外一个离子所代换,并进入到晶格的统一位子上。这个反映未必能起到胶凝用意,固然它关于从硬化水泥中去除逛离氧化钙大概有好处,但泛泛火山灰(沸石)确实不再现胶凝本质。

  火山灰与石灰相联结的历程能够采用佛洛伦丁设施来测定。这种设施系基于火山灰不行溶于5℃以下的冷盐酸中(比重=1.2)而石灰-火山灰的反映产品则能溶于该溶剂中。

  正在石灰-火山灰羼杂物中,跟着龄期的伸长,熔解的SiO2和Al2O3的数目也增加,这注解火山灰中这类因素能与石灰起反映。

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