玻璃粉对碱矿渣胶凝材料性能影响研究.pdf

1、 粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究玻璃粉对碱矿渣胶凝材料性能影响研究 夏 强（同济大学智能与结构材料研究所，上海）摘 要：初步探讨了玻璃粉作为部分细骨料代替物在碱矿渣水泥砂浆中的应用前景，通过试验观察一定掺量和细度玻璃粉代替部分河砂制备的碱矿渣水泥砂浆强度发展，并研究了玻璃粉粒径对砂浆强度影响。结果表明，玻璃粉的掺入，不会引起碱矿渣砂浆强度的大幅降低，可以满足大多数工程实际应用，玻璃粉的尺寸效应非常明显，玻璃粉粒径尺寸越小，制备的砂浆强度则相应越高。关键词：玻璃粉；碱矿渣；强度；尺寸效应 中图分类号：文献标识码：文章编号：（）作者简介：夏强（），男，硕士研究生，主要从事建筑智能与结构

2、材料的研究，：收稿日期：碱矿渣胶凝材料是利用冶金工业中的副产物矿渣，配以适当的碱激发组分，如水玻璃，制成的新型胶凝材料，具有快硬、高强、低水化热、抗冻、抗蚀等优良性能，而且生产工艺简单、生产能耗低、能有效利用工业副产品和废渣，其开发利用符合社会经济可持续发展的要求。同时，玻璃容器、建筑、汽车门窗玻璃和玻璃瓶等各种玻璃大量在国民经济中广泛使用，使得废弃玻璃大量增加。中国城市固体废弃物中有 为废玻璃，据联合国估计，全球固体废渣中有 为废玻璃。大多数不可循环彩色废玻璃来自制瓶工业。废玻璃的处理是城市固体废物处理中的一个难题。由于玻璃不能被生物降解，填埋处理并不是一个环保方法，不仅占用土地，而且会污染

3、环境。玻璃的化学成分主要是、等等，其硬度与天然砂性质相似，经过破碎后具有天然砂的物理性能，（）粒形佳：废玻璃经破碎机破碎后，其表面具有多棱角的特性，可取代砂石用作建筑材料；（）硬度高：玻璃硬度较河川砂石高，如以玻璃和砂石摩擦，砂石表面会被玻璃刮伤，因此玻璃质地坚硬且耐磨性佳；（）密度：废玻璃密度约为，砂密度为，密度相近。在国内许多研究单位把废玻璃用来生产玻璃微珠、玻璃马赛克、彩色玻璃、玻璃砖、人造玻璃大理石、泡沫玻璃等。国外学者已经开始进行将磨细废玻璃用于硅酸盐水泥混凝土的尝试。等人研究了磨细废玻璃粉作为混凝土中水泥的部分代替物的可能性。本文初步探讨了玻璃粉作为部分细骨料代替物在碱矿渣水泥砂浆

4、中的应用前景，通过试验观察一定掺量和细度玻璃粉代替部分河砂制备的碱矿渣水泥砂浆强度发展，并研究了玻璃粉粒径对砂浆强度影响。原材料及方法 原材料试验中矿粉筛余量为，比表面积 ，化学成分见表。激发剂选用最为常用的水玻璃，模数为，固含量为，使用时加水稀释后再加（分析纯）调制成模数为 的稀水玻璃，其组成及基本性质参数见表。表 矿粉的化学组成 烧失量表 水玻璃组成及基本性质 模数 固含量 玻璃粉由废弃啤酒瓶破碎、磨细加工而成，并通过 粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究筛分得到粗、中、细 种粒径的玻璃粉，试验中用来分别代替粗、中、细砂，各级别玻璃粉粒径见表。表 玻璃粉的粒径细度等级粗中细粒径 试验

5、配比试验研究一定量玻璃粉代替河砂的碱矿渣水泥砂浆的早期强度和后期强度发展规律，并和没有掺加玻璃粉的空白样做对比试验。胶砂强度试验参照水泥胶砂强度检验方法（法）进行，其中 为没有掺加玻璃粉的参照样，试样中玻璃粉按：比例取代粗、中、细砂，掺量依次为、，。为了研究玻璃粉粒径对其强度性能的影响，试样中仅用细玻璃粉取代河砂，掺量依次为，；试样中仅用中玻璃粉取代河砂，掺量依次为，各组试样的具体配合比见表。表 碱矿渣胶凝材料强度试验配合比 编号粗砂中砂细砂粗玻璃中玻璃细玻璃 结果及分析 玻璃粉取代量对砂浆强度影响用玻璃粉代替部分河砂制备碱矿渣水泥砂浆，并进行抗压强度和抗折强度测试。图（）和（）为磨细玻璃粉按

6、粗：中：细：比例取代等量砂时，磨细玻璃粉掺量对碱矿渣水泥砂浆早期（）和后期（）抗压强度及抗折强度的影响。由图（）可见，掺加玻璃粉的碱矿渣水泥砂浆试样（）的抗压强度均比没有掺加玻璃粉的参照样（）低，而且随着玻璃粉掺量的增加，其抗压强度逐渐减小。图（）中抗折强度也有类似的趋势。但也可以看到，玻璃粉取代部分河砂制备的碱矿渣砂浆强度依然很高。当磨细玻璃粉取代河砂的掺量达到 时，制备的砂浆试样抗折强度为 （）、（），抗压强度为 （）、（），达到 水泥胶砂强度指标。可见，此时的碱矿渣砂浆可以满足大多数工程实际应用。图 碱矿渣砂浆 和 强度定义某一龄期砂浆的相对强度指数为其强度与参照样的比值，这一参数可以反映它与参照样的接近程度。各组试样 及 的相对强度指数见表。表 各组试样 及 的相对强度指数编号相对指数抗折强度抗压强度 可见，随着玻璃粉的掺入，制备的碱矿渣砂浆的强度有所减小，但相对强度指数均在 以上，即在一定掺量范围内，玻璃粉取代河砂不会过大影响制备的碱矿渣砂浆强度性能。图 和图 分别表示仅以细玻璃粉取代砂和仅以中玻璃粉取代河砂时玻璃粉掺量与制备砂浆强度的关系。可见，类似的规律依然存在，以某种玻