姜关照等：复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备 ·1307· 粉和激发剂按照配比倒入砂浆搅拌锅内，按GB/ 100 T50080一2002标准搅拌一定时间后注入70.7mm× 5 70.7mm×70.7mm标准三联试模中并振捣刮平，脱模 80 后放入养护箱中进行标准养护（温度20±1℃、湿度≥ 90%),按时测定试块相应龄期强度.选定合适的激发 剂配比进行充填材料强度和流动性试验，确定激发剂 美 40 最优配比和铜炉渣基充填材料配比. 2 单轴抗压强度测定按照GB/T17671一1999《水泥 20 胶砂强度检验方法》进行，砂浆流动度按照GB/T2419一 2005水泥胶砂流动度测定方法测定. 109 101 10P 103 粒径μm 2试验结果与分析 图2铜炉渣粒度分析图 2.1高能球磨试验 Fig.2 Particle sizes of the copper slags 铜炉渣粉磨至40、60、80、100和120min,比表面积 示，极差分析结果如表4所示 分别为300、520,605、580和600m2.kg.将生石灰、 表3正交试验因素水平表 Na0H、早强剂、铜炉渣按照18：2：0.2：100的质量比充 Table 3 Factors and levels of the orthogonal test 分混合配置成料浆，测定不同粉磨时间铜炉渣固结体 水平编码 的单轴抗压强度，试验结果如图1所示. 编码 因素 1 2 3 -7d 1700 生石灰质量分数/% 0 14 28 4.0 4-28d 一比表面积 600 B NaOH质量分数/% 0 1 3.2 C 早强剂质量分数/% 0 0.1 0.2 2.4 400 表4极差分析结果 300 1.6 2m Table 4 Range analysis results 0.8 强度/MPa 100 龄期 因素 极差 水平1水平2 水平3 0 40 60 80.100 120 0.56 1.45 3 1.44 粉磨时间/min 7d 公 1.23 1.17 1.61 0.44 图1粉磨时间对铜炉渣比表面积和强度的影响 Fig.1 Effect of grinding time on the specific surface area and 0.89 1.52 1.61 0.72 strength of the copper slags A 0.65 2.82 2.93 2.28 28d 1.89 2.15 2.36 0.47 由图1所见，胶凝材料强度与铜炉渣粉比表面积 C 1.73 2.3 2.36 0.63 正相关，比表面积在520~605m2·kg时，胶凝材料各 龄期强度达到最大，7d强度为1.5~1.7Pa,28d强度 注：铜炉渣胶凝材料配比均为生石灰/NaOH/早强剂/铜炉渣. 为2.8~3.0MPa.比表面积超过520m2kg1时抗压强 由表4可知，各因素对试样7d和28d抗压强度的 度增长缓慢，从节约能源角度考虑，确定最佳的铜炉渣 影响顺序相同，按大小依次为生石灰>早强剂> 粉磨时间为60min,比表面积为520m2.kg.对比表 NaOH.激发剂最佳配比试验表明，激发剂配比为：生 面积为520m2·kg的铜炉渣进行粒度分析，结果如图 石灰、NaOH和早强剂分别占铜炉渣的质量分数为 2所示. 28%、2%、0.2%时，铜炉渣胶凝材料强度最佳.通过 由图2可见，74um以下的炉渣颗粒占到90%以 激发剂单因素试验对复合激发剂配比进行优化，不同 上，粉磨后的铜炉渣粒度较细，可以使炉渣中的活性成 激发剂对铜炉渣胶凝材料强度影响如图3所示. 分得到充分水化.此外，炉渣粉中小于10μm的粒子 图3(a)给出了试样在不同生石灰掺量下的强度 含量为40%左右，细颗粒的存在可以加快炉渣粉的水 变化.从图3(a)可见，试样7d强度随生石灰参量增 化速度，对铜炉渣胶凝材料的早期强度有利4， 加而增加.当石灰掺量与炉渣的质量比小于14%时， 2.2激发剂配比试验 试样的28d强度与石灰掺量正相关，且比7d强度增 本试验运用正交设计的方法，进行激发剂最佳配 加的更快：生石灰掺参量为14%~21%时，试样7d强度 比试验，水胶比为0.4，正交试验因素水平如表3所 继续上升，28d强度增长变缓.当生石灰掺量大于姜关照等: 复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备 粉和激 发 剂 按 照 配 比 倒 入 砂 浆 搅 拌 锅 内, 按 GB/ T50080 ― 2002 标准搅拌一定时间后注入 70郾 7 mm 伊 70郾 7 mm 伊 70郾 7 mm 标准三联试模中并振捣刮平,脱模 后放入养护箱中进行标准养护(温度 20 依 1 益 、湿度逸 90% ),按时测定试块相应龄期强度. 选定合适的激发 剂配比进行充填材料强度和流动性试验,确定激发剂 最优配比和铜炉渣基充填材料配比. 单轴抗压强度测定按照 GB/ T17671—1999《水泥 胶砂强度检验方法》进行,砂浆流动度按照 GB/ T2419— 2005 水泥胶砂流动度测定方法测定. 2 试验结果与分析 2郾 1 高能球磨试验 铜炉渣粉磨至40、60、80、100 和120 min,比表面积 分别为 300、520、605、580 和 600 m 2·kg - 1 . 将生石灰、 NaOH、早强剂、铜炉渣按照 18颐 2颐 0郾 2颐 100 的质量比充 分混合配置成料浆,测定不同粉磨时间铜炉渣固结体 的单轴抗压强度,试验结果如图 1 所示. 图 1 粉磨时间对铜炉渣比表面积和强度的影响 Fig. 1 Effect of grinding time on the specific surface area and strength of the copper slags 由图 1 所见,胶凝材料强度与铜炉渣粉比表面积 正相关,比表面积在 520 ~605 m 2·kg - 1时,胶凝材料各 龄期强度达到最大,7 d 强度为 1郾 5 ~1郾 7 MPa,28 d 强度 为 2郾 8 ~3郾 0 MPa. 比表面积超过 520 m 2·kg - 1时抗压强 度增长缓慢,从节约能源角度考虑,确定最佳的铜炉渣 粉磨时间为 60 min,比表面积为 520 m 2·kg - 1 . 对比表 面积为 520 m 2·kg - 1的铜炉渣进行粒度分析,结果如图 2 所示. 由图 2 可见,74 滋m 以下的炉渣颗粒占到 90% 以 上,粉磨后的铜炉渣粒度较细,可以使炉渣中的活性成 分得到充分水化. 此外,炉渣粉中小于 10 滋m 的粒子 含量为 40% 左右,细颗粒的存在可以加快炉渣粉的水 化速度,对铜炉渣胶凝材料的早期强度有利[4,14] . 2郾 2 激发剂配比试验 本试验运用正交设计的方法,进行激发剂最佳配 比试验,水胶比为 0郾 4,正交试验因素水平如表 3 所 图 2 铜炉渣粒度分析图 Fig. 2 Particle sizes of the copper slags 示,极差分析结果如表 4 所示. 表 3 正交试验因素水平表 Table 3 Factors and levels of the orthogonal test 编码 因素 水平编码 1 2 3 A 生石灰质量分数/ % 0 14 28 B NaOH 质量分数/ % 0 1 2 C 早强剂质量分数/ % 0 0郾 1 0郾 2 表 4 极差分析结果 Table 4 Range analysis results 龄期 因素 强度/ MPa 水平 1 水平 2 水平 3 极差 A 0郾 56 1郾 45 2 1郾 44 7 d B 1郾 23 1郾 17 1郾 61 0郾 44 C 0郾 89 1郾 52 1郾 61 0郾 72 A 0郾 65 2郾 82 2郾 93 2郾 28 28 d B 1郾 89 2郾 15 2郾 36 0郾 47 C 1郾 73 2郾 3 2郾 36 0郾 63 注:铜炉渣胶凝材料配比均为生石灰/ NaOH/ 早强剂/ 铜炉渣. 由表4 可知,各因素对试样7 d 和28 d 抗压强度的 影响顺 序 相 同, 按 大 小 依 次 为 生 石 灰 > 早 强 剂 > NaOH. 激发剂最佳配比试验表明,激发剂配比为:生 石灰、NaOH 和早强剂分别占铜炉渣的质量分数为 28% 、2% 、0郾 2% 时,铜炉渣胶凝材料强度最佳. 通过 激发剂单因素试验对复合激发剂配比进行优化,不同 激发剂对铜炉渣胶凝材料强度影响如图 3 所示. 图 3(a)给出了试样在不同生石灰掺量下的强度 变化. 从图 3( a)可见,试样 7 d 强度随生石灰掺量增 加而增加. 当石灰掺量与炉渣的质量比小于 14% 时, 试样的 28 d 强度与石灰掺量正相关,且比 7 d 强度增 加的更快;生石灰掺量为 14% ~21% 时,试样 7 d 强度 继续上升,28 d 强度增长变缓. 当生石灰掺量大于 ·1307·