复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材料性能的影响

基于正交试验,通过对钢渣-矿渣基胶凝材料外观形貌、抗压强度、水化产物的分析,研究氢氧化钙和激发剂D的复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材料的安定性及抗压强度的影响。结果表明:与未添加激发剂相比,复合激发剂能显著激发钢渣-矿渣基胶凝材料的活性,改善其安定性;胶凝材料抗压强度影响因素的强弱顺序依次为激发剂D、氢氧化钙、钢渣微粉;钢渣微粉、矿渣微粉、氢氧化钙、激发剂D质量分数分别为40%,53%,3%,4%时,制得的胶凝材料试样体积安定性合格,且抗压强度最大,达15.46 MPa。     

高钢渣掺量和高强度钢渣水泥的研制

钢渣的低水化活性而致钢渣掺量小．钢渣水泥强度，特别是早期强度低等一直是困扰其应用于水泥生产的难题。采用各原料预先单独粉磨然后混合的工艺，成功制备了一种新型钢渣水泥。研究结果显示：该水泥3d和28d的抗折强度、抗压强度分别达6．8MPa、35．1MPa和7．8MPa、57．8MPa。各主要原料的配合比为：硼(钢渣)为50％～55％，硼(矿渣)为20％～30％，硼(水泥熟料)为10％～25％，硼(石膏)为3％～5％。还借助XRD和SEM，对其水化及水化产物进行了分析研究。     

不锈钢渣掺量对碱矿渣-不锈钢渣砂浆抗裂性能的影响

将不锈钢渣应用于碱激发水泥,对其资源化利用起到了重要作用。采用氧化钙、碳酸钠和水玻璃作为复合激发剂,固定总碱当量为6%(即氧化钙+碳酸钠的碱当量为4%,水玻璃的碱当量为2%),研究不锈钢渣掺量(0%、10%、20%、30%和40%,即不锈钢渣与(矿渣+不锈钢渣)的质量比)对碱矿渣-不锈钢渣砂浆(ASLm)抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过抗裂评价指标A_cr(t)来表征ASLm的抗裂性能。研究发现：随着不锈钢渣掺量从0%增加到40%时,ASLm的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变和环向拉应力均降低,抗裂性能先提高后降低;当不锈钢渣掺量为30%时,ASLm的A_cr(t)最大,即抗裂性能最优。     

脱硫石膏制备超硫胶凝材料

研究旨在开发一种以烟气脱硫石膏为主要原料,矿渣粉为活性成分,熟料、钢渣作为碱性激发剂的超硫水硬性胶凝材料。该胶凝体系脱硫石膏掺量高达45%,且以2%熟料激发时,3d抗压强度达20.5MPa,28d为48.7MPa;而以8%钢渣激发,分别达15.8MPa和50.7MPa。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

不同种类的秸秆纤维对碱矿渣-粉煤灰水泥基材力学性能及抗冻性能的影响

本文通过正交设计实验确定碱矿渣-粉煤灰水泥中矿渣、粉煤灰、碱激发剂、水灰比的最佳配比,28 d抗压强度为63.0 MPa;研究不同秸秆(玉米秸秆、芦苇秸秆)纤维对碱矿渣-粉煤灰水泥基材力学性能及抗冻性能的影响规律,不同掺量的秸秆纤维对碱矿渣-粉煤灰水泥基材初凝和终凝时间的影响.结果表明,随着秸秆纤维掺量的增加,掺玉米秸秆比掺芦苇秸秆的水泥基材的抗压强度下降略多,在一定掺量范围内抗折强度均提高;芦苇秸秆对水泥基材缓凝的影响小于玉米秸秆,掺3％芦苇秸秆纤维的水泥基材冻融循环可达35次.     

钢渣、铁板砂复合水泥的研制

选择高碱性的钢渣和中、微酸性的铁板砂,利用两种混合材性能的互补效应生产复合水泥,研究了钢渣、铁板砂的化学成分、矿物组成和粉磨特性,探讨了复合水泥中钢渣细度和掺量对抗压强度、抗折强度的影响规律,以及熟料、钢渣、铁板砂和石膏体系的水化反应机理及物理性能.结果表明:铁板砂的易磨性远好于钢渣,复合水泥最佳配合比取值为:熟料40%、钢渣35%、铁板砂20%,其各项性能指标均可满足42.5R的国家标准要求.     

水玻璃掺量对碱激发矿渣-不锈钢渣水泥抗裂性能的影响

以矿渣和不锈钢渣为前驱体,以氧化钙、碳酸钠和水玻璃为复合激发剂,制备碱矿渣-不锈钢渣水泥(ASL)。固定氧化钙和碳酸钠的碱掺量(氧化钙和碳酸钠反应生成的Na₂O与ASL的质量比)为4.0%,研究水玻璃掺量(水玻璃中的Na₂O与ASL的质量比,即0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对ASL抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响规律,并计算抗裂性能评价指标A_cr(t),用其来表征ASL抗裂性能的优劣。结果表明：随着水玻璃掺量的增加,ASL的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均先降低后升高;抗裂性能评价指标A_cr(t)先增大后减小,抗裂性能先增强后减弱;水玻璃掺量为0.5%时,ASL的抗裂性能最优。     

钢渣-锰渣复合胶凝材料的结构与性能研究

通过复掺锰渣微粉和钢渣微粉取代部分硅酸盐水泥制备钢渣-锰渣复合胶凝材料,系统研究了锰渣掺量对复合胶凝材料力学性能、流动度、水化热、相组成及微观形貌的影响。结果表明,锰渣微粉的掺入能够有效激发钢渣微粉的潜在活性,改性复合胶凝材料的力学强度和微结构。其中,当锰渣微粉掺量为质量分数14%时复合胶凝材料具有最优性能,其7d抗折强度和抗压强度可达5.8MPa、31.4MPa,28d抗折强度和抗压强度高达7.1MPa、43.2MPa,水化放热量降低了约1/2。这主要是由于掺入锰渣可促使铝酸钙凝胶反应形成AFt,并使其填充于C-S-H凝胶间隙,水化产物相互交织,增大了材料的密实度。     

高铝水泥对磷石膏基水硬性胶凝材料性能的影响

研究了高铝水泥对磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并通过XRD和SEM分析探讨了该水泥体系的水化机理,分析得出该水泥体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。结果表明,高铝水泥的加入可以有效提高磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的早期强度并缩短凝结时间,使水化产物钙矾石生成量明显增加,从而有效提高该胶凝材料的水化性能;当掺入6%的高铝水泥时,可以制备出3d抗压强度为4.5MPa,28d抗压强度达35MPa左右的高铝-磷石膏基水硬性胶凝材料。     

高活性矿渣粉对矿渣水泥性能的效应

质量系数大于1.8的优质粒化高炉矿渣粉磨制成高活性矿渣粉,对矿渣水泥的早期强度有独特的作用.掺入550—650 m2.k-g 1比表面积细矿渣粉,水泥的3 d抗折强度保持与硅酸盐水泥等值,7 d抗折强度比硅酸水泥高并随矿粉掺量增加而提高;3 d抗压强度略低于硅酸盐水泥,但是7 d抗压强度接近硅酸盐水泥.配制矿渣粉后水泥的28 d强度呈现出不同的特征:抗折强度明显高于硅酸盐水泥;抗压强度接近或略低于硅酸盐水泥,提高矿粉的细度或改变掺量对抗压强度作用不大.矿渣粉掺量低于50%时,水泥初、终凝时间比硅酸盐水泥略微延长.矿渣水泥的标准稠度用水量一般是随矿粉掺量增加而增加.     

赤泥-高炉矿渣-钢渣三元体系注浆材料试验研究

为解决地下工程灾害治理中大量消耗水泥造成的环境污染、造价高等问题,本文基于协同理论制备了赤泥-高炉矿渣-钢渣基三元体系全固废类注浆材料,系统研究了钢渣对赤泥-高炉矿渣二元体系工作性能、力学强度的作用规律,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、压汞仪等微观测试手段分析其作用机理。试验结果表明：钢渣对赤泥-高炉矿渣二元体系力学强度具有提升作用,当其掺量为10%时,28 d抗压强度可达12.78 MPa,增幅为59.84%。钢渣经机械粉磨和高温活化后,其协同作用可进一步提高,随着钢渣粒度的减小,浆液结石体力学强度逐渐增强;随着活化温度提升,结石体力学强度呈先增加后减小的趋势。钢渣在10%最优掺量下,活化温度为700 _^oC,粒径为200目时,赤泥-高炉矿渣-钢渣基注浆材料结石体的力学强度最优,28 d强度达到15.1MPa。此外,钢渣的掺入还可以促进赤泥-高炉矿渣基浆液的凝结,凝结时间缩短,浆液的流动性降低。微观分析表明：钢渣可参与赤泥-高炉矿渣体系的水化反应,而且钢渣微粒在浆液结石体中具有充填效应,使结石体更加密实,进而提高结石体力学强度;此外,在高温条件下,钢渣中生成钙芒硝,硅酸二钙,硅酸三钙,铝酸钙胶凝矿物,可促进钙矾石和水合铝酸钙的生成,对强度具有提升作用。     

Effect of sodium hydroxide on the properties of phosphogypsum based cement

The effect of sodium hydroxide (NaOH) amount on phosphogypsum based cement was investigated. The mechanical performances and hydration mechanism of the phosphogypsum-based cement with different proportions of NaOH and steel slag were analyzed based on setting time, volume stability, strength test, XRD and SEM analyses. The experimental results show that, NaOH as an alkali activator significantly reduces the cement setting time and improves the cement early strength. But the acceleration of hydration proces produces coarse crystalline hydration products and the osteoporosis structure of hardened paste, which has a negative effect on later age strength. The combination of 1% NaOH and 5% steel slag as alkali activating agents is optimal with respect to early and later age strengths. Overdose of NaOH not only decreases the cement strength at later age, but also may cause problem of volume stability.     

The influence of mineral admixtures on bending strength of mortar on the premise of equal compressive strength

The influence of mineral admixtures on bending strength of mortar on the premise of equal compressive strength was investigated. Three mineral admixtures (fly ash, ground granulated blast-furnace slag and steel slag) were used. The adding amount of mineral admixture in this study ranges from 22.5% to 60%, and the water-to-binder ratio ranges from 0.34 to 0.50. With equal compressive strength, different mortars can be arranged in such a descending order with their bending strength: cement-fly ash mortar, cement mortar, cement-GGBS mortar, and cement-steel slag mortar. With the same compressive strength, the higher the steel slag content and water-to-binder ratio, the lower the bending strength of mortars. However, the effect of mineral mixture content and water-to-binder ratio on the bending strength of cement-fly ash mortar and cement-GGBS mortar is far inconspicuous.     

碱激发复合渣体混凝土的试验研究

为利用碱(水玻璃、氢氧化钠、碳酸钠)激发粉煤灰和其他工业废渣(矿渣、锂渣及硅灰),改变这些渣体在混凝土中传统利用方式,以便更充分发挥这些工业渣体的活性,研究激发剂的种类、矿渣和粉煤灰的比例及粉煤灰和其他工业废渣复合时对混凝土强度的影响.结果表明,利用水玻璃和氢氧化钠复合激发可配制出强度更高的混凝土,当粉煤灰和矿渣的比例为80∶20时,混凝土28 d抗压强度仍可达66 MPa,粉煤灰∶矿渣∶锂渣∶硅灰=50∶30∶15∶5时,在不采用任何特殊措施的条件下,可配制出28 d抗压强度达85 MPa的环境降负性高强混凝土.同时,对这种混凝土的抗碳化性能进行研究,碳化试验表明,强度等级在C60~C80之间的混凝土,无论从保护钢筋的角度还是碳化后强度的变化情况考虑,其抗碳化性完全可以满足一般建筑的要求.     

无熟料高炉矿渣水泥的物料配比与性能的关系

研究了Ca（OH）2、硬石膏及少量可溶性钙盐（甲酸钙、乙酸钙等）复合对高炉矿渣活性的激发作用及物料配比与性能的关系。结果表明：Ca（OH）2与硬石膏复合对矿渣活性有一定的激发效果,可溶性钙盐的加入降低了水泥的pH值,进一步激发了矿渣的活性,乙酸钙（Ca（CH2COOH）2）的激发效果好于甲酸钙（Ca（COOH）2）;在矿渣掺量为80％,Ca（OH）2掺量15％,硬石膏掺量5％,外加1．0％Ca（CH2COOH）2生产出的无熟料水泥28d抗压强度达54．6MPa;Ca（COOH）2与硬石膏促进高炉矿渣水化的主要水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶。     

NaOH—nNa2SiO3激发制备碱—双渣胶凝材料研究

研究 采用NaOH-nNa2SiO3激发制备碱-双渣胶凝材料的方法和技术途径,结果表明：将固体碱激发剂、矿渣、高钙粉煤灰渣三种原料按一定比例混合入磨进行粉磨制备得到的碱-双渣胶凝材料28d强度达到30-60MPa,凝结时间正常;这种胶凝材料生产成本低,性能优良,是一种环保的新型胶凝材料。     

矿渣-钢渣发泡混凝土的制备及反应机理

为了实现高炉矿渣、转炉钢渣的高附加值综合利用,以水淬高炉矿渣和转炉钢渣为主要原料,加入少量的脱硫石膏、石灰和水泥熟料,通过铝粉发气制备发泡混凝土.测试了不同矿渣-钢渣掺量制备的发泡混凝土制品3、7、28 d的抗压强度和容重,并用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了发泡混凝土制品养护过程中的水化产物和微观结构的变化.结果表明,钢渣掺量为30％、矿渣掺量为45％时,两者的协调性比较强,制品的抗压强度达到5.1 MPa,绝干容重为625 kg/m3;该凝胶体系中有钙矾石和C-S-H凝胶协同生成,且转炉钢渣的水硬活性明显低于水淬高炉矿渣.     

垃圾焚烧飞灰电弧炉熔渣微晶玻璃的晶化行为

将垃圾焚烧飞灰与适量废玻璃粉混合后用电弧炉熔融处理,产生的水冷熔渣进一步粉碎、压型并在750～1 050℃间热处理制取微晶玻璃,运用同步热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等测试设备对微晶玻璃的晶化行为及性能进行分析测试.研究表明:微晶玻璃主晶相为硅灰石CaSiO3和少量透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6,其衍射峰随处理温度升高呈增加趋势,850℃热处理时所得微晶玻璃具有较佳的微观结构和物理、机械及化学性能,其密度为2.62 g/cm3、抗弯强度达90.44 MPa,耐酸碱性分别为2.7％、0.9％,重金属浸出浓度非常低.     

Recycling of industrial waste and performance of steel slag green concrete

Workability and mechanical properties of steel slag green concrete with different types of steel slag and different dosages of admixtures were investigated. The effectiveness of steel slag powder on suppressing alkali aggregate reaction (AAR) expansion was assessed using the method of ASTM C441 and accelerated test method. Experimental results show that mechanical properties can be improved further due to the synergistic effect and mutual activation when compound mineral admixtures with steel slag powder and blast-furnace slag powder are mixed into concrete. In addition, about 50% decrease in expansion rate of mortar bars with mineral admixtures can be achieved in AAR tests. Mineral admixtures with steel slag powder as partial replacement for Portland cement in concrete is an effective means for controlling expansion due to AAR.     

钢渣粉煤灰活化方法研究

研究了激发剂活化,热力激活,改变钢渣与粉煤灰的化学组成与物相结构等三种钢渣与粉煤灰的预处理活化方法,并且比较了这三种活化方法的优缺点。