煤矸石机械活化机理.doc

煤矸石机械活化机理 煤矸石机械活化机理 机械活化作用机理包括物理效应、晶态转变以及化学变化。 （1）物理效应 在粉磨的过程中，强烈的机械冲击、剪切、磨削作用和颗粒之间的相互挤压、碰撞作用，可以使晶体颗粒细化；另外，机械力作用使颗粒表面和内部产生微裂纹，颗粒表面缺陷化以及活化中心增多，使极性分子或离子更容易进入玻璃体结构的内部空穴中，促进煤矸石中活性氧化硅和氧化铝的解聚。机械力作用于煤矸石最为直观的方法是使颗粒细化、比表面积增大以及提高反应速率。 煤矸石的颗粒大小决定着水化反应的快慢、水化完全程度和凝结时间。煤矸石越细,比表面积越大,吸水性也将增大,同时与Ca（OH）2和石膏的反应越快，钙矾石和C-S-H生成速率将加快，凝结时间越短，水泥3天和2天强度也就越高。然而煤矸石颗粒度的增加也会影响到水泥标准稠度的用水量.因为经过粉磨后,煤矸石变成多孔材料,易吸水,导致掺入煤矸石的水泥浆体达到标准稠度时用水量增加。 （2）晶态转变 从微观角度来讲，粉磨能促使颗粒原生晶格发生畸形甚至被破坏，切断煤矸石中的Si-O、Al-O键，生成活性高的原子基团和带电荷的断面，提高结构的不规则和缺陷程度，使其反应活性增加；从能量的角度考虑，机械化作用使结晶程度降低，甚至无定形化，增加颗粒的化学能和其化学不稳定性，达到提高活性的目的。 （3）化学变化 机械力化学作用能够是煤矸石中黏土矿物含结晶水的物质或者羚基物的脱水；降低体系活化能，形成新化合物的晶核或细晶；煤矸石颗粒尤其是表面的化学键断裂，体系发生化学变化。 有些学着研究了机械力化学对煤矸石的作用，研究表明机械力化学作用能够改变煤矸石中矿物结构的结晶状态、矿物组成尤其是脱水等，机械力化学作用是物理效应、结晶状态与化学变化综合作用。 煤矸石机械力活化要处理好活性与细度之间的关系。对于早期强度，并非颗粒越细越有利，当颗粒细度降低到一定程度，可能会带来一些负面作用，如流动性、均匀性变差，从而使强度降低，研究表明增加煤矸石中40um以下颗粒含量有利于提高煤矸石-水泥的早期强度，但1um以下煤矸石颗粒含量对提高煤矸石-水泥的3天强度并不显著，因此，不应该过分地追求颗粒粒度的降低， 应该保持一个合理的粒度范围，这不仅有利于发挥其活性效应，同时也有利于发挥其物理填充作用。有研究表明煤矸石-水泥体系中位径为7-13um，煤矸石较细时，煤矸石对水泥力学性能的物理效应和化学效应贡献中，物理效应大于化学效应，而当中位径小于7um时，则化学效应大于物理效应。 煤矸石机械力活化要处理好活性与能耗之间的关系。在一定的条件下水泥与煤矸石细度拉开一定距离，有利于煤矸石-水泥早期活性的激发。在一定范围内随着粉磨时间的增加，煤矸石颗粒的粒度分布得到进一步优化，煤矸石-水泥砂浆的强度有较大提高，但超过一定粉磨时间后，若继续粉磨则优化效果不明显。从性能和能耗方面综合考虑，任何一个物料都有一个相对优化的粉磨时间。另外，煤矸石颗粒越细，能耗增加越大，应通过试验选择最经济的颗粒细度与粉磨时间。 煤矸石机械力活化要处理好细度与颗粒级配之间的关系。煤矸石颗粒较粗，主要起物理填充作用；颗粒较细，则需水量大，能耗增加。对于一定细度的煤矸石更应注重保证合理的粒度分布和颗粒级配。煤矸石-水泥体系中颗粒群分布较宽、级配合理时，能使体系的密实堆积程度增加，浆体的流动度显著增大；而如果一味地只是以超细粉填充孔隙，体系堆积程度增加，浆体的流动度显著增大而如果一味的只是以超细粉填充孔隙，体系堆积密实程度和流动度提高并不显著。各颗粒尺寸与黏度关联度顺序为：16-50um16um以下50-80um80um以上，其中16-50um是