赤泥—水泥喷射混凝土材料特性分析及应用

资料大小：150KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-08

资料介绍

赤泥一水泥喷射混凝土材料特性分析及应用
安栓志
(洛阳龙门煤业有限公司，河南洛阳471900)
摘要：为有效利用氧化铝厂生产的废渣赤泥，降低煤矿巷道掘进成本，研发了赤泥一水泥喷射混凝土材料。
介绍了赤泥一水泥喷射混凝土的力学性能，分析了碱激发赤泥基复合胶凝喷射混凝土的凝结反应机理，采用
烧结法赤泥代替矿井巷道围岩喷射混凝土所用部分水泥，经试块测试，符合煤矿井下巷道喷射C20混凝土
要求。现已在常村煤矿巷道推广应用3 680 m，效果良好。
关键词：赤泥；喷射混凝土；胶凝材料；碱激发
中图分类号：TU528．59 文献标志码：B 文章编号：1003—0506(2012)10—0018—02
赤泥的大量排放给企业和社会带来了很多问
题，赤泥的堆放造成了严重的环境污染，如何有效利
用赤泥是氧化铝生产企业和社会共同关注的问题，
也是变废为宝，减轻甚至消除赤泥对土地的占用和
环境的污染，从而提高企业的经济效益和社会效益
亟待解决的问题。由于赤泥具有一定的潜在活性，
可适当改善水泥的某些性能，和水泥搭配使用时，水
泥的水化产物Ca(OH)，和AFt对赤泥的活化有一
定的激发作用。可采用赤泥来替代部分水泥，变废
为宝，达到节约水泥、降低生产成本的目的。
1 赤泥一普通硅酸盐水泥体系的水化机理
有研究表明，在一定的掺量范围内，将赤泥掺入
水泥胶砂中，可以提高水泥的水化程度，水化产物的
增加改善了硬化浆体间的连接度，从而提高了混凝
土的强度。采用以粉煤灰为主要混合材料的普通硅
酸盐水泥时，由粉煤灰水泥水化动力学可知，粉煤灰
水泥中粉煤灰的水化主要是粉煤灰与水泥的水化产
物氢氧化钙之间的反应，由此使得粉煤灰和水泥的
水化相互影响、相互促进，加速其中一个反应的同时
也加速了另外一个反应。因此，赤泥掺人到粉煤
灰一水泥胶砂中具有两方面的作用：① 赤泥与水泥
反应促进了水泥的水化反应速度；② 赤泥和水泥的
水化产物氢氧化钙共同与粉煤灰的作用。上述作用
是相互联系相互影响的，赤泥在促进水泥水化的同
时也促进了粉煤灰的水化。由试验可知，赤泥掺量
存在一个合理的范围，以不超过25％为宜。对于粉
收稿日期：2012—06—01
作者简介：安栓志(1963一)，男，河南南阳人，工程师，2010年毕业于
武汉理工大学，现任洛阳龙门煤业有限公司副总经理兼总工程师。
· 18 ·
煤灰一水泥胶凝体系来说，这是由于粉煤灰表面是
由坚固的[SiO ]、[A10 ]四面体所构成的保护膜，
使得内部可溶性的SiO 、A1 O 无法释放出来，而水
泥所产生的Ca(OH) 数量有限，无法对粉煤灰的活
性进行有效激发。对于赤泥一粉煤灰一水泥体系，
除了水泥水化生成的Ca(OH) 与粉煤灰反应外，赤
泥中含有的游离碱对粉煤灰的玻璃体也有一定的破
坏作用，从而有利于其中活性SiO 、A1 O 的释放。
因此，粉煤灰的水化反应相对要快一些。而赤泥和
活化的粉煤灰还能进行水化反应，从而生成具有一
定早期强度和后期强度的水化产物。另外，由于粉
煤灰的玻璃体网络在赤泥中游离碱和激发剂“双
重”作用下破坏较严重，而且在粉煤灰表面形成很
多硅酸根离子和铝酸根离子，而赤泥可以和这些离
子生成一些具有早期强度的水化产物。
2 试验原料及方法
(1)原料。① 试验采用普通硅酸盐水泥，标准
球磨机粉磨70 min，比表面积350 m ／kg，0．080 mm
方孑L筛筛余1．2％。硅酸盐水泥的物理力学性能见
表1。②取自生产过程中排放的赤泥，板结块状，外
观呈土黄色。经测定，赤泥的基本物理性质见表2，
赤泥的化学组成分析结果见表3。从表3可以看
出，该烧结法赤泥的主要成分以SiO，、CaO为主，占
40％以上，20％以上的铁、铝氧化物的水合物及多种
微量元素。另外，该赤泥的烧失量较高，说明赤泥中
存在较多的水合矿物和碳酸盐矿物等高温下易分解
并释放出水分或气体的物质，形成多孔结构。
(2)方法。①在常村煤矿西翼胶带运输巷对赤
泥一普通硅酸盐水泥的喷射混凝土强度性能进行现
场试验，试验巷道130 m，分为l3段，每段10 m，不