电炉钢渣微粉取代粉煤灰配制高钛重矿渣混凝土的试验研究

以攀枝花钢渣微粉为研究对象,分析研究了用其取代或部分取代粉煤灰作为混凝土掺和料的可行性和经济效益,并按50%、75%、100%的取代率取代粉煤灰配制强度等级为C30、C40的高钛重矿渣混凝土,测定其拌合物工作性能及28、192 d抗压强度,并与不掺钢渣微粉的全粉煤灰高钛重矿渣混凝土对比分析。结果表明:钢渣微粉达到用于混凝土掺合料的相关指标要求,可作为掺合料应用到高钛重矿渣混凝土中且具有良好的经济效益;按实际生产用高钛重矿渣混凝土配合比设计强度为C30时,各取代率下高钛重矿渣混凝土拌合物工作性能良好且强度富余值较大,其中50%取代率下效果最好;当在原配合比下降低水泥强度等级时,各取代率、不同设计强度的高钛重矿渣混凝土28 d实测强度略低于设计强度,但后期强度增长较大,其中50%取代率下、设计强度为C30的高钛重矿渣混凝土192 d强度超过39 MPa,且工作性能良好,可用于非结构部位或对前期强度要求不高的构筑物。     

高钛重矿渣纤维混凝土力学性能试验研究

考虑纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量3个主要因素,采用正交试验设计20组高钛重矿渣纤维混凝土试件,结合SEM分析研究纤维掺量、水胶比等因素对高钛重矿渣纤维混凝土力学性能的影响。试验结果表明:水胶比对高钛重矿渣混凝土的抗折与抗压强度影响最大;玄武岩纤维可以显著提高高钛重矿渣混凝土抗折强度,塑钢纤维可以明显提高高钛重矿渣混凝土抗压强度。当水胶比为0.32,玄武岩纤维掺量1 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣纤维混凝土抗折强度为5.61 MPa,比未掺纤维的高钛重矿渣混凝土提高10%。当水胶比为0.34,塑钢纤维掺量2 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣混凝土的抗压强度为60.45 MPa,达到GB50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的C55等级。     

高钛重矿渣隧道喷射混凝土力学性能试验研究

利用高钛重矿渣作为骨料制作高钛重矿渣隧道喷射混凝土。试验表明，在粉煤灰、钢纤维掺量一定的情况下，0.34～0.4的水胶比范围内，高钛重矿渣隧道喷射混凝土的适宜水胶比为0.38。掺加波浪型钢纤维可以增强高钛重矿渣隧道喷射混凝土的力学性能，降低高钛重矿渣隧道喷射混凝土回弹率。高钛重矿渣隧道喷射混凝土水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石，C-S-H凝胶和钙矾石填充在高钛重矿渣碎石和高钛重矿渣砂之间的缝隙，将钢纤维包裹形成较为密实的整体，提高了高钛重矿渣隧道喷射混凝土抗折强度和劈裂强度，降低了高钛重矿渣隧道喷射混凝土的回弹率。     

锰渣微粉-石灰石粉掺合料对混凝土耐久性的影响

为合理利用水淬锰渣研究了40％的锰渣微粉及10％的石灰石粉作为掺和料对C30混凝土化学侵蚀性能的影响.实验选用了力学强度和坍落度较好的锰渣微粉-石灰石粉混凝土与基准普通混凝土参照美国ASTM C1012标准,进行混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗海水侵蚀干湿循环试验研究.研究证明：在海水侵蚀环境下,锰渣微粉-石灰石粉混凝土的抗折、抗压强度保持率高于基准普通混凝土,强度提高,质量增加率大于基准普通混凝土,抗海水侵蚀能力增强.     

高钛重矿渣混凝土破坏机理及数值模拟

进行了高钛重矿渣混凝土和普通混凝土配合比试验设计,分别制作了 4组混凝土立方体试块和棱柱体试块并进行强度测试,通过PFC离散元软件标定了高钛重矿渣混凝土与普通混凝土试件的细观力学参数,模拟了高钛重矿渣混凝土和普通混凝土棱柱体试件受压破坏,分析了高钛重矿渣混凝土棱柱体试件破坏现象和破坏机理.研究结果表明,高钛重矿渣骨料内...     

钛矿渣-磷石膏复合制备超硫酸盐水泥试验研究

采用磷石膏、钛矿渣、熟料和硅酸钠配制了10组超硫酸盐水泥，对基体的抗压强度、水化放热、水化产物进行了研究，并对纤维增强后的抗折强度、拉伸强度和抗冲击强度进行测试。结果表明，熟料和钛矿渣均能有效提升超硫酸盐水泥的抗压强度，并能促进水化放热和二次水化反应。较优的水泥配比为磷石膏∶钛矿渣∶熟料∶硅酸钠=25∶60∶13∶2，此时抗压强度达到42.1 MPa。玄武岩纤维可显著提高超硫酸盐水泥的抗折强度和抗冲击强度，表现为：当掺入0.3%6 mm纤维时，试件的抗折强度提升了27.0%；掺入0.6%的12 mm纤维时，抗冲击强度提高了120.3%。拉伸试验结果表明，玄武岩纤维对提升水泥的极限拉伸强度不利，但能提高水泥的拉伸应变能力。     

高性能混凝土在工程中的应用

文章针对中宝8万t镍铁项目回转窑基础工程特点,选用本地优质原材料,利用绝对体积法设计配合比并进行调配,最终设计适合回转窑基础工程的配合比。并对现场混凝土的工作性、强度、抗冻性能、抗渗性能、抗氯离子渗透性能进行试验。试验数据表明:混凝土坍落度、试块抗压强度、抗冻等级、抗渗透性能、抗氯离子侵蚀性能均满足设计要求。     

含钢渣的低熟料混凝土耐久性及水化机理研究

研究了不同钢渣掺量对C40低熟料胶凝材料混凝土的碳化、电通量、抗冻等耐久性的影响,结果表明,钢渣掺量为15%时,混凝土碳化深度最小,抗碳化等级为T-Ⅳ;抗氯离子渗透和抗冻性能在钢渣掺量为10%时最佳,分别达到Q-Ⅴ和F275等级。采用XRD、IR和SEM等手段分析了10%钢渣掺量的低熟料胶凝材料水化机理,结果表明,胶凝体系主要水化产物是水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt);水泥熟料和钢渣先后水化,产生的OH-维持体系的碱性环境,使矿渣中的硅(铝)氧四面体逐渐解离,在SO2-₄的共同作用下形成C-S-H凝胶和AFt;矿渣和钢渣的水化相互促进,使胶凝体系在后期仍然产生大量水化产物,为混凝土后期强度和密实度的提高起到了重要作用。     

高炉矿渣微粉在极端环境下的应用研究

对高炉矿渣微粉(GGBS)混凝土在海岸、撒盐道路及污染严重的工业区等极端环境中的氯盐渗析、碳化、耐蚀性等耐久性能进行了研究,在海水环境中矿粉混凝土有较好的抗蚀性,比相同强度等级的普通水泥混凝土有更好的抵抗海水侵蚀的能力.这种特性增加了混凝土的耐久性,通过对电位、氯化物、抗蚀性的测试也证明以上观点.通过对在海水环境下相同强度等级混凝土试块的测试可知,掺矿粉70%的混凝土抗氯盐侵蚀的能力要远好于普通水泥混凝土.海边的暴露环境对混凝土影响最大,其次是道路环境和工业区环境.     

利用钒钛磁铁矿尾矿制备高强度混凝土的试验研究

为综合利用承德地区的钒钛磁铁矿尾矿,以该尾矿为主要原料,制备了高强混凝土制品,研究了尾矿细度、尾矿及减水剂掺入量对样品抗压强度与流动度的影响,分析了样品的组成与结构,检测了其耐硫酸盐侵蚀性能与抗渗透性能。结果表明:添加尾矿降低了样品早期的抗压强度,增大尾矿与减水剂掺入量,减小尾矿的粒径,样品的28 d抗压强度呈先升后降的变化趋势,适当提高尾矿细度与增大减水剂掺入量可提高水泥砂浆的流动度。当尾矿、水泥、高炉渣、石膏与减水剂的掺入量分别为60%、24%、12%、4%与1%,尾矿的细度为-0.074 mm粒度占80.44%时,混凝土制品的28 d抗压强度高达90.2 MPa,满足《高强混凝土结构技术规程》中C50～C80等级的要求。XRD和SEM分析结果表明:制品养护28 d后,生成了针板状的托勃莫来石,针状的钙矾石及无定形态的水化硅酸钙等产物,水化硅酸钙凝胶紧密胶结粗粒骨料,赋予制品较高的抗压强度、优异的耐硫酸盐侵蚀性能与抗渗透性能。     

冶金废渣适应混凝土路面砖生产的配比研究

冶金废渣可尝试在混凝土工业中作为生产骨料使用。文章创新试验了转炉钢渣及高炉矿渣两种冶金废渣在混凝土路面砖中作为骨料使用的优劣性,试验结果显示,高炉矿渣化学性质稳定、粒径适中、易磨性好,适用于路面砖生产。通过对高炉矿渣不同粒径下路面砖强度对比,确定了3 mm以下矿渣为生产路面砖最优骨料。路面砖中添加硅灰试验结果显示,硅灰能够有效提高路面砖强度和表面质量,且5%的硅灰添加量为路面砖生产最优配比。     

高钛型高炉渣混凝土回弹法地区测强曲线试验研究

在“碳达峰、碳中和”背景下，攀枝花地区推广应用高钛型高炉渣作为粗、细骨料制备混凝土。为提高回弹法检测高钛型高炉渣混凝土强度的准确度，运用高钛型高炉渣粗、细骨料制备强度等级为C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70，边长为150 mm的高钛型高炉渣混凝土立方体试块，饱水养护7 d后自然养护21 d，再将其放入室内加速碳化箱加速碳化0、3、7、14、28 d，进行回弹—抗压—碳化深度测定试验。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）推定混凝土强度值与实际抗压强度对比，分析回弹值、碳化深度与实际抗压强度值之间的关系，研究表明：直接运用《规程》测定混凝土回弹强度值普遍低于实际抗压强度值，差值较大，结果过于保守；在《规程》测定值基础上加10 MPa快速判定高钛型高炉渣混凝土回弹强度，精度高于《规范》推定値；基于回弹值、实际强度关系，结合碳化程度修正，运用最小二乘法拟合建立了精度更高的回弹法测定攀西地区高钛型高炉渣混凝土抗压强度的地区测强曲线■。     

硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征

为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能,采用质量分数为5%的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法,对11组聚丙烯纤维混凝土（PC）试块、11组聚丙烯纤维锂渣混凝土（PLiC）试块、8根PC大偏心受压柱和8根PLiC大偏心受压柱进行侵蚀试验,得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能。基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征,详细讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系。研究表明,PC和PLiC立方体抗压强度随侵蚀天数先增加后降低,在120 d达到最大;试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征,试块表面裂缝分形维数随侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律,随试块抗压强度的提高而减少;PC及PLiC混凝土大偏心柱极限承载力随侵蚀天数的增加先增加后减少,锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力,构件破坏时表面裂缝分形维数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势;因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一,可为今后对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考。      

脱硫石膏—钛矿渣粉复合胶凝材料力学性能研究

将脱硫石膏和钛矿渣粉两种工业固体废弃物综合利用,制备脱硫石膏—钛矿渣粉(简称:FGD-TS)复合胶凝材料。利用XRD、SEM等测试方法研究不同钛矿渣粉掺量对FGD-TS复合胶凝材料反应物物相及微观形貌影响。试验结果表明:随着钛矿渣粉掺量的增加,FGD-TS复合胶凝材料单位体积内的二水石膏晶体量降低,复合胶凝材料试块的2 h抗折与抗压强度均降低。在FGD-TS复合胶凝材料中,钛矿渣粉适宜掺量为10%～20%,钛矿渣粉镶嵌在二水石膏晶体之间,起到了骨架支撑作用,比单一的脱硫石膏的绝干抗压强度提高10%～27%,提高了FGD-TS复合胶凝材料的后期强度,达到《建筑石膏》(GB/T 9776—2008)3.0等级的规定。     

改性聚酯纤维在混凝土中的分散性及对耐久性的影响

制备了不同纤维掺量的改性聚酯纤维混凝土，通过纤维分散的图像处理方法研究五种不同搅拌方式对改性聚酯纤维在混凝土中分散性能的影响，并通过耐久性试验研究改性聚酯纤维混凝土的抗碳化、抗氯盐侵蚀和抗冻性能.结果表明，图像处理方法能够较好地评价改性聚酯纤维混凝土中的纤维分散性，认为“砂石胶材60S+水60S+纤维60S”的搅拌方式得到的纤维分散性最好，与肉眼观察的效果一致.掺加改性聚酯纤维能够提高混凝土的抗压强度，掺量为1.1kg·m-3时提高强度14%左右，继续增大纤维掺量不能持续提升强度.改性聚酯纤维在混凝土中的密集分布能够削弱CO₂的扩散，降低混凝土的碳化速率12.6%～18.9%，纤维掺量越多，抗碳化能力越好.掺加改性聚酯纤维能够降低混凝土的氯离子扩散系数，提高其抗氯离子侵蚀能力.改性聚酯纤维还能有效减少冻融循环过程中表层材料的剥落，大大改善混凝土的抗冻性.      

混凝土硫酸盐腐蚀损伤的声波与声发射变化特征及机理

试验模拟干湿循环作用下混凝土受10%(质量分数)硫酸钠溶液侵蚀的腐蚀环境,测试和分析硫酸盐不同侵蚀时期混凝土单轴压缩试验时波速和声发射的变化特征.采用环境扫描电镜和能谱仪进行微观观测并结合X射线衍射测试手段分析受蚀混凝土的损伤机理.结果表明:受侵蚀60 d和80 d的试件加载初期会有较明显的压密阶段,试件受硫酸盐侵蚀和干湿循环作用愈久,加载中波速急剧下降的突变点愈提前;受蚀40 d以上的试件加载中声发射事件活跃区间较集中,在腐蚀产生的缺陷和薄弱位置容易出现应力集中和能量集中释放,声发射事件数量急剧上升的突变点提前.通过数学模型以声发射累积振铃计数为损伤变量建立损伤模型可以表征混凝土中环境腐蚀、荷载及损伤之间的作用关系.腐蚀阶段钙矾石与石膏的膨胀作用和硫酸钠的结晶压在试件内部形成微破损,受蚀混凝土表现出不同宏观性能.      

钢渣粗骨料特性及其稳定性研究

从钢渣作为混凝土粗骨料的可行性研究着手,通过XRF、XRD和SEM微观测试手段研究了钢渣的形貌、化学成分及矿物组成等特性。在钢渣稳定性试验方法的基础上,分别测定钢渣掺量为100%、75%、50%、25%、0%的粗骨料压蒸粉化率,并相应制取钢渣混凝土试件,测定不同龄期下的抗压强度,28 d测其稳定性。结果表明:钢渣作为混凝土粗骨料可行;随着钢渣配比的增加,对应的混凝土稳定性变差,以50%掺量为最佳,对应的粉化率为4.7%。     

湿法冶金用电解槽聚合物混凝土的配方研究

整体浇铸聚合物混凝土电解槽是湿法冶炼工艺中的一种新型设备，以耐酸乙烯基树脂、连续级配的耐酸石英砂骨料为原料，具有整体耐腐蚀、整体绝缘、强度高、整体抗渗性好、电能损耗小、生产效率高等特点。通过3次正交试验，以抗折强度和抗压强度为参考指标，筛选出满足湿法冶炼电解槽要求的聚合物混凝土最佳配方为树脂（17份）骨料A （12份）骨料B （14份）骨料C （23．5份）细硅砂（17．8份）硅微粉（5份）填料（10份）增强料（0．1份）偶联剂（0．6份），其抗折强度达到22 M Pa ，抗压强度达到114 M Pa ，达到甚至超出国外水平。     

不同骨料含量胶结充填体的应力—应变关系研究

为研究粗骨料对充填体应力—应变关系的影响,在RMT-150C岩石力学试验系统上对4组不同粗骨料取代率充填体试件进行单轴压缩试验。结果表明:粗骨料对充填体应力应变、弹性模量等物理参数均有较大影响;适量骨料可显著提升充填体强度,同时保证了充填体对变形能的吸收能力,表明其内部结构是材料及配比之外对峰值强度产生较大影响的又一关键性因素,可为矿山充填料制备与充填方案选取提供参考;4组试件峰值点损伤值分别为0.28,0.33,0.26,0.30,骨料含量为20%的充填体峰值强度最大,损伤程度也最大;对比理论与试验曲线,发现基于损伤力学的本构模型对含骨料充填体峰前阶段应力应变及损伤的描述是准确的。     

钛铝酸钙加入量对铝镁浇注料性能的影响

为了研究钛铝酸钙替代或部分替代高铝骨料对铝镁浇注料性能的影响,用粒径为5～3 mm、3～1 mm的钛铝酸钙分别替代铝镁浇注料中相同粒级的A85高铝矾土(浇注料中钛铝酸钙质量分数分别为0%、4%、8%、12%、16%、20%,换算成钛铝酸钙对高铝矾土的替代率则分别为20%、40%、60%、80%和100%)。经过配料、混炼、震动成型、养护、干燥后,再分别经110℃×24 h、1 200℃×3 h、1 550℃×3 h处理,检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、气孔率、体积密度和抗渣性等性能。结果表明:钛铝酸钙对高铝矾土替代率为60%时,浇注料的综合性能指标最优。