机械粉磨对煤矸石-水泥体系颗粒群特征及力学性能的影响_图文

1、第卷增刊（）年月东南大学学报（自然科学版）（删）（）机械粉磨对煤矸石一水泥体系颗粒群特征及力学性能的影响顾炳伟，王培铭熊少波（同济大学材料科学与工程学院，上海）（淮海工学院土木工程系，连云港）摘要：采用了煤矸石单独粉磨后取代水泥、煤矸石与水泥混合后共同粉磨（先混后磨）、煤矸石与水泥分别单独粉磨后混合（先磨后混）（三者均按（煤矸石）：（水泥）：的比例）种不同的机械粉磨方式研究粉磨对煤矸石一水泥体系的颗粒群特征以及力学性能的影响研究结果表明：煤矸石单独粉磨掺入体系与煤矸石和水泥“先混后磨”，不同粉磨时间的混合体系的颗粒群具有相似的级配组合特征；煤矸石与水泥“先磨后混”形成的颗粒群特征不同于“先混后

2、磨”；对于相同的粉磨时间，煤矸石与水泥“先混后磨”的粉磨制度优于“先磨后混”；不同的煤矸石一水泥体系的颗粒群特征对于体系的力学性能产生不同的影响关键词：煤矸石；机械粉磨；颗粒群特征；力学性能中图分类号：文献标识码：文章编号：（）增刊（）一（锄（印耐，妤咄曲，），抽柚，）均：仃仃：，雒印（枷）舭！，铲！枷！色：；砒；缸煤矸石在建筑材料领域的应用已有几十年的历史早期的利用研究主要是用煤矸石来替代粘土烧制煤矸石砖，部分取代粘土原料来烧制水泥熟料以及用来制作混凝土的轻骨料近年来，将煤矸石经过活化作为水泥混合材及混凝土掺和料的研究引起了许多研究者的兴趣，已成为煤矸石应用研究的热点问题之一撕】机械粉磨是对

3、煤矸石进行活化的方法之一通过机械粉磨，改变煤矸石混合材的颗粒群特征以收稿日期：作者简介：顾炳伟（），男，博士生，副教授，东南大学学报（自然科学版）第卷及细度，从而改善其在煤矸石一水泥体系中的填充性能及反应活性对于煤矸石机械活化的研究，以前的研究工作者大多针对煅烧煤矸石来进行，因此，实际上是研究在热活化的基础上进行的热一机械复合活化本文则主要采用未煅烧煤矸石进行机械粉磨活化研究，以研究机械粉磨对于煤矸石一水泥体系的颗粒群的特征以及力学性能的影响试验试验原料煤矸石：采用山西大同煤矸石，其主要矿物成分为高岭石、石英以及少量的白云母、钾长石等水泥：采用项目第一课题组提供的高拉法基型硅酸盐水泥，质量分数

4、为其化学成分见表表水泥的化学成分试验方法试验主要采用种方法：一是将煤矸石分别粉磨至，按照厂，用水泥用量的的煤矸石取代水泥（所得的胶凝材料称为体系）制作水泥胶砂试件，在养护室养护至规定龄期，测定其胶砂强度；二是选择粉磨时间为的磨细煤矸石与高拉法基型硅酸盐水泥按与的比例混合后分别粉磨至，（所得的胶凝材料称为体系），将混合试样制作胶砂试件，采用与方法一相同的养护方法养护至规定龄期，测定其胶砂强度；三是按照方法二的煤矸石与水泥的粉磨时间，将煤矸石与水泥分别粉磨至规定的时问，按照与的比例混合后（所得的胶凝材料称为体系）制作水泥胶砂试件，采用上述同样的养护方法养护至规定的龄期，测定其胶砂强度在试样成型搅拌

5、过程中，对于混合样首先将煤矸石与水泥预拌，然后按照标准搅拌制度搅拌、密实成型、养护结果与讨论机械粉磨对于煤矸石一水泥体系的颗粒群的特征及力学性能的影响不同粉磨时间对于煤矸石的颗粒群特征的影响对于煤矸石一水泥体系一，固定体系水泥的颗粒群特征，通过对煤矸石进行不同时间的粉磨来改变煤矸石一水泥体系颗粒群的特征，这样煤矸石一水泥体系的力学性能主要受煤矸石颗粒群特征的影响不同粉磨时间煤矸石的颗粒群特征见图和图从总体上看，不同粉磨时间的煤矸石的颗粒群的级配组成虽略有不同，但基本相似的随着粉磨时间的增加，煤矸石的颗粒群特征随着粉磨时间的变化亦出现有规律的变化，峰值粒级的粒径范围逐渐向细粒级偏移，峰值粒径逐渐

6、下降，细粒级的组分比例逐渐增多煤矸石的平均粒径也呈现有规律的下降（如图所示）此外，从平均粒径随粉磨时间的变化曲线上可以得出：粉磨时间在以前，随着粉磨时间的增加，煤矸石的粒径出现显著的下降当粉磨时间超过后，粒径的下降趋势逐渐变缓即粉磨时间超过后，增加粉磨时间对煤矸石的细度影响不大因此，对于煤矸石的单独粉磨，比较适宜的粉磨时间为不同粉磨时间对于煤矸石一水泥体系的力学性能的影响掺不同粉磨时间煤矸石的煤矸石一水泥体系的胶砂强度变化规律见图由图可以看出：粉磨时间对于不同龄期的试件强度影响程度不同对于强度，不同粉磨时间对于煤矸石一水泥体系的抗压强度的影响较显著，以掺粉磨，煤矸石的试件抗压强度较大；粉磨时间

7、低于或超过，随着粉磨时间的增大或减小，抗压强度均显著降低；对于，强度，具有相似的规律，但强度差异逐渐减小，至龄期，以掺粉磨时间为的煤矸石的试件强度最高不同龄期的强度发展特征说明：随着龄期的增加，颗粒群差异对于煤矸石一水泥胶砂试件的强度的影响逐渐变小冰”冰冰释，。蛙娶蛏器蛙粒径，（）粒径，（）粒径如（）冰娶蛏冰聚故粒径（）粒径（）图不同粉磨时间煤矸石颗粒群的特综合分析体系颗粒群的特征以及各龄期的强度变化趋势，对于单独掺不同粉磨时间的煤矸石来说，煤矸石的适宜粉磨时间为超过这一时间，粉磨对煤矸石颗粒群的特征影响不大，且体系的抗压强度增长不大或反而降低：菱梨”厶一毫计”銎蜊曩出。辗粉磨时间腼图不同粉磨

8、时间煤矸石的平均粒径变化特征粉磨时间，图掺不同粉磨时间煤矸石的煤矸石一水泥体系的强度变化规律机械粉磨对于煤矸石一水泥体系的颗粒群特征及力学性能的影响煤矸石一水泥共同粉磨后的颗粒群特征将粉磨的煤矸石与水泥混合后（水泥）：（煤矸石）：）再共同粉磨，后，试样的粒度分析结果见图和图由图可以看出，个试样的粒度分布曲线具有相似的峰形特征，即试样的颗粒群组合特征相似因此，颗粒群的组合差异对于体系的力学性能的影响被消除，体系的力学性能主要受粉体的细度控制随粉磨时间的增加，试样的平均粒径的变化见图在粉磨小于时，粉磨时间增加，混合体系的平均粒径显著降低，超过这一粉磨时间继续粉磨，粒径下降趋于平缓因此，混合粉磨体系

9、比较适宜的粉磨时间亦为，这和煤矸石单独粉磨的适宜粉磨时间一致东南大学学报（自然科学版）第卷冰娶蛙冰器故粒径如（）粒径儿（）粒径加（）粒径（）图煤矸石一水泥先混后磨不同时间的体系颗粒群的特征不同粉磨时间对于煤矸石一水泥体系的力学性能的影响上述共同粉磨不同时间的煤矸石一水泥体系的胶砂强度的变化规律见图由图可以得出：对于和强度，粉磨时间小于时，随着粉磨时间的增加，煤矸石一水泥体系的胶砂强度也增加，粉磨超过后，粉磨时间增加，强度降低粉磨时间对于强度几乎没有影响即颗粒群差异对于强度的影结合混合粉磨体系的平均粒径随粉磨时间的变化规律以及强度变化规律，对于体系，煤矸石和水泥响程度随龄期的增加而逐渐减小，这与

10、体系卜的颗粒群特征对不同龄期强度的影响具有相似的规律混合共同粉磨的最佳时间亦为。蹬梨。蜜牛。髓室倒慧出蝠锄柏粉磨时间衄图先混后磨粉磨时间的关系粉磨时间，图先混后磨体系粉磨时间与强度的关系机械粉磨对于煤矸石一水泥体系的颗粒群特征及力学性能的影响煤矸石、水泥单独粉磨后混合体系的颗粒群特征根据体系中煤矸石和水泥的各自粉磨时间将两者单独粉磨后，按水泥与煤矸石的质量比为：混合获得混合物的颗粒群的特征见图比较图与图可以发现，样品“先混后磨”与“先磨后混”得到截然不同的颗粒群组合特征“先混后磨”得到的体系的粒度分布曲线连续流畅，各粒级粒径含量渐变过渡而“先磨后混”得到的颗粒群中出现不同粒径组分含量的突变，且

11、主要粒级的粒径变化范围较窄这些差异将对体系的力学性能产生截然不同的影响对于体系的平均粒径，亦随着粉磨时间的增加而逐渐变小（图）不同粉磨时间对于煤矸石一水泥体系的力学性能的影响对于煤矸石一水泥体系，其颗粒群特征对于强度的影响和体系有着截然不同的规律（图）随着粉磨时间的增加，煤矸石一水泥体系的强度逐渐下降并且同体系相比，对应粉磨时间的体系的试件强度明显高与体系试件的强度由此可知：煤矸石和水泥共同粉磨的效果明显优于两者单独粉磨的效果，这与硬度较大的矿渣、钢渣等混合材有着完全不同的粉磨规律增刊（）顾炳伟等：机械粉磨对煤矸石一水泥体系颗粒群特征及力学性能的影响冰、娶蝗袋、渗、器故娶故粒径（）粒径（）粒径

12、，（）粒径加（）图先磨后混体系不同粉磨时间颗粒群的特征。叠”曜黧霜螽。蓄。蝠：。柏粉磨时间图先磨后混体系平均粒径与粉磨时间的关系粉磨时间图先磨后混体系粉磨时间与强度的关系结论）对于煤矸石一水泥体系来说，不同的粉磨方式形成的颗粒群特征不同煤矸石单独粉磨掺入体系以及煤矸石与水泥“先混后磨”，不同粉磨时间的混合体系的颗粒群具有相似的级配特征，而煤矸石与水泥“先磨后混”，不同粉磨时间混合体系的颗粒群具有截然不同的特征）对于相同组成、相同的粉磨时间，煤矸石与水泥“先混后磨”形成的颗粒群特征不同于“先磨后混”前者的粉磨制度优于后者这一点和钢渣、矿渣等硬度比较大的混合材有所不同）不同的颗粒群特征的相同组分体系具有不同的力学性能变化规律参考文献（）】冷发光煤矸石综合利用的研究与应用现状【】四川建筑科学研究，（）：锄锄，（）：（）】张永娟，张雄煤矸石颗粒群分布与煤矸石水泥活