钢铁渣粉对水泥基材料性能影响的机理研究

通过对马钢钢渣粉化学成分、X-射线衍射原材料分析,探究了钢渣粉对水泥基材料力学性能、体积稳定性的影响。试验结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,力学性能下降明显,当掺量为10%时,与空白样相比抗压强度略有下降,当掺量为20%时,抗压强度下降幅度较大;钢渣对水泥基材料体积稳定性影响明显,相同龄期随着钢渣掺量增大,自由膨胀率升高。通过化学成分及扫描电镜分析,f-CaO是导致水泥基材体体积膨胀的根源。     

钢铁渣粉对水泥基材料性能影响机理研究

通过对马钢钢渣粉化学成分、X-射线衍射原材料分析,探究了钢渣粉对水泥基材料力学性能、体积稳定性的影响.试验结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,力学性能下降明显,当掺量为10％时,与空白样相比抗压强度略有下降,当掺量为20％时,抗压强度下降幅度较大;钢渣对水泥基材料体积稳定性影响明显,相同龄期随着钢渣掺量增大,自由膨胀率升高.通过化学成分及扫描电镜分析,f-CaO是导致水泥基材体体积膨胀的根源.     

超细钢渣粉体分形特征的测试与评价

对钢渣进行不同程度的超细加工，应用分形理论探讨钢渣粉体粒度分布的特征，并分析评价其形态，细度对水泥基材料早期和后期活性的影响。     

正交试验在水泥钢渣稳定土抗压强度研究中的应用

采用正交试验方法,研究水泥含量、钢渣掺量、钢渣的陈化龄期和钢渣细度4种因素对水泥钢渣稳定土抗压强度的影响。对于初期强度,水泥含量影响最大,陈化龄期影响较小;对于后期强度,水泥含量虽影响最大,但钢渣细度和陈化龄期的影响明显增强。研究结果表明,钢渣具有一定的活性,水泥钢渣土可以用作二级公路底基层材料。     

石膏与硅灰对钢渣水泥基胶凝材料复合改性效应

以钢渣和水泥为主要原料,加入少量石膏(CaSO4·2H2O)与硅灰,制备钢渣水泥基胶凝材料。探讨了CaSO4·2H2O与硅灰掺量对钢渣水泥基胶凝材料强度的影响,并通过XRD、SEM表征,研究钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明：复掺1% CaSO4·2H2O和4% 硅灰的钢渣水泥基胶凝材料3 d抗压强度较未掺CaSO4·2H2O与硅灰提高了59.0%,28 d抗压强度提高了32.4%;CaSO4·2H2O与硅灰的加入不会影响钢渣水泥基胶凝材料水化产物种类;相同龄期内,加入CaSO4·2H2O与硅灰的钢渣水泥基胶凝材料中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)含量增多,Ca(OH)2晶体含量、晶体尺寸有所减小。     

添加剂对水泥基珍珠岩墙体材料胀缩性能的影响

针对水泥基珍珠岩轻质墙板的板间裂缝问题，参考普通水泥混凝土的研究方法，对水泥基珍珠岩轻质墙体材料的收缩与膨胀性能进行了研究。通过掺加添加剂，改善了水泥基珍珠岩轻质墙体材料普遍存在的收缩率大的缺点。还通过电镜照片对水泥基轻质墙体材料的收缩与膨胀机理进行了初步探讨。     

掺钢渣粉超高韧性水泥基材料拉伸性能研究

从固废利用和材料高性能化出发,通过掺加钢渣粉来制备超高韧性水泥基复合材料。考虑了水胶比(0.25、0.35)、钢渣粉(0、20%、40%、60%、80%)两个因素,采用立方体抗压试验和直接拉伸试验探究掺钢渣粉的PVA纤维增强水泥基复合材料基本力学性能。结果表明:利用钢渣制备超韧性水泥基复合材料是可行,钢渣粉掺量不超过60%时,掺钢渣PVA纤维增强水泥基复合材料能满足一般工程对抗压强度的需求;钢渣粉的掺入使水泥基复合材料表现出明显的应变硬化特点,拉伸极限应变得到了极大的提升。     

钢渣膨胀水泥的膨胀性能研究

研究了硅酸盐水泥添加钢渣膨胀剂后的物理化学性能和膨胀性能。调节钢渣的细度和掺量,可改变硬化浆体的膨胀大小。并探讨了钢渣水泥膨胀剂的膨胀机理,提出了膨胀是由于钢渣中游离氧化钙水化产物局部堆积,使空隙体积增加,产生表观体积膨胀的观点。     

钢渣基复合掺合料的混料设计与优化

为制备出高性能钢渣基复合掺合料(钢渣粉掺量≥30%,质量分数),试验以矿渣粉和粉煤灰作为辅助原料,采用单纯形格子设计法建立了具有约束条件的钢渣基掺合料组成与砂浆性能之间的非线性回归模型,通过规划求解得出最优的混料比;研究了钢渣粉细度与粒度分布对其胶凝活性的影响。结果显示:复合掺合料取代50%水泥时,以胶凝活性为指标,钢渣粉、矿渣粉与粉煤灰的最佳混料比为0.3∶0.7∶0;基于优化的混料比,钢渣粉存在一个最佳细度,即中位径D50为15.5μm,在此细度下钢渣基掺合料活性指数最高,7d和28d分别达78.5%和92.5%;灰色关联分析结果显示增加粒径大于8μm的钢渣粉颗粒含量,尤其是粒径为8~32μm的含量有利于提高钢渣矿渣复合掺合料的胶凝活性。     

钢渣膨胀水泥的膨胀性能研究

研究了硅酸盐水泥添加钢渣膨胀剂后的物理化学性能和膨胀性能,调节钢渣的细度和掺量,可改变硬化浆体的膨胀大小,并探讨了钢渣水泥膨胀剂的膨胀机理,提出了膨胀是由于钢渣中游离氧化钙水化产物局部堆积,使空隙体积增加,产生表观体积膨胀的观点。     

Cementing properties of steel slag activated by sodium silicates and sodium hydroxide

Steel slag which is mainly composed of γ-Ca2SiO4 and other silicates or alumino-silicates is activated by sodium sificates and sodium hydroxide. The powders of such steel slag are usually inert to hydrate and subsequently have very low ability of cementing. But when sodium silicates and sodium hydroxide are used as activators the steel slag shows very good properties of cementing. When activated with NaOH solution the hardened slurry of the steel slag has a compressive strength of 11.13 MPa after being cured for 28 days. When activated with Na2SiO3 solution the samples after being cured for 28 days have an average compres- sive strength of 40.23 MPa. While the steel slag slurry which is only mixed with water has a compressive of 0.88 MPa after being cured for 28 days.     

以电炉还原渣重构转炉钢渣的组成与性能

掺加电炉还原渣重构转炉钢渣的组成和结构制备了高胶凝活性的钢渣。采用化学全分析、XRD、SEM等手段分析了钢渣重构前后的组成、水化产物形貌,并进行了力学性能试验。结果表明:重构钢渣矿物组成以活性硅酸二钙、硅酸三钙和七铝酸十二钙等胶凝矿物为主。当电炉还原渣掺量分别为10%和20%、煅烧温度分别为1 350℃和1 250℃时,重构钢渣水泥的活性指数分别为102.9%和104.0%。掺重构钢渣水泥28 d龄期水化产物与普通硅酸盐水泥的相似,但浆体结构更为致密。     

碱激发胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理的探讨

对碱-矿渣、碱-粉煤灰、碱-偏高岭土和普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀机理进行了探讨,其中用普通硅酸盐水泥作为对比样.采用实验室加速试验法(即干湿循环法),并对侵蚀后的碱激发胶凝材料的产物进行X射线衍射(XRD)分析.结果表明:在5%的硫酸钠溶液中,碱激发胶凝材料砂浆主要是由于环境中硫酸钠溶液浸入试块孔隙中,使盐结晶产生体积膨胀而破坏,而普通硅酸盐水泥砂浆主要是由于生成膨胀性产物石膏和硫酸钠盐结晶而破坏.     

Experimental Study on the Expansion Behavior of Full Aggregate Steel Slag Concrete

全集料钢渣混凝土膨胀性能试验研究

于峰¹,王旭良²,张扬¹,方圆^1*

（1.安徽工业大学 建筑工程学院,安徽 马鞍山243032;2.中国十七冶集团有限公司,安徽 马鞍山243000）

摘要：

为提高钢渣的利用率,开展全集料钢渣混凝土膨胀性能试验研究,采用正交试验方法,分析砂率、水灰比、钢渣砂含量、钢渣砂取代粒度、粗钢渣掺量及粗钢渣取代粒径等因素对全集料钢渣混凝土膨胀性能的影响。试验结果表明,随着钢渣砂取代粒径或粗钢渣掺量的逐渐增大,全集料钢渣混凝土膨胀率逐渐降低;随着水灰比或钢渣砂含量的逐渐增大,全集料钢渣混凝土膨胀率先增大后减小。钢渣砂含量和钢渣砂取代粒径对全集料钢渣混凝土的膨胀性能影响最为显著。在试验研究的基础上,充分利用钢渣的膨胀性能,合理建议自应力钢管混凝土和收缩补偿混凝土的配合比。基于单因素加权拟合方法,提出全集料钢渣混凝土膨胀率的近似预测公式。

关键词：钢渣混凝土;正交试验;膨胀性能;水灰比;砂率

     

电炉钢渣胶凝材料的研究

本文就外渗物对电炉还原钢渣活性的激发及其对混合物性能的影响进行了探讨，对比硅酸盐水泥，全面考察了钢渣胶凝材料的各项性能及其影响因素。     

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.     

钢渣与废旧轮胎颗粒混凝土的强度与收缩变形性能

为研究钢渣部分或全部替代天然集料对混凝土基本力学性能和体积变形行为的影响,对使用不同种类集料混凝土的抗压强度、抗折强度、干缩变形和早期塑性开裂进行了试验研究。结果表明:钢渣取代天然集料将使抗折强度稍微降低而抗压强度有一定提高,也将显著改善混凝土的早期塑性开裂行为;废旧轮胎胶粉颗粒取代10%细集料能够显著降低全级配钢渣集料混凝土的膨胀、普通混凝土的干燥收缩,也将使混凝土的强度有所降低;弹性废旧轮胎胶粉颗粒的使用,可以改善钢渣混凝土的体积变形。     

钢渣改良膨胀土试验效果与机理分析

对膨胀土、石灰改良膨胀土、钢渣微粉改良膨胀土进行干湿循环试验、自由膨胀率试验、无侧限抗压强度试验,比较验证钢渣微粉对膨胀土的改良效果。试验结果表明:钢渣微粉对膨胀土干湿循环作用下裂隙的发展、自由膨胀率的减小、强度的增加均有明显改善效果。其中钢渣微粉对自由膨胀率的改良效果明显滞后于石灰,但最终的改良效果两者相近,强度改良效果钢渣微粉明显优于石灰。同时运用X射线能谱的方法对膨胀土、石灰改良膨胀土、钢渣微粉改良膨胀土进行矿物成分和化学组成分进行分析,发现钢渣微粉改良膨胀土与石灰改良膨胀土矿物成分相近结合,自由膨胀率和无侧限抗压强度试验结果,对比分析得出钢渣微粉改良膨胀土和石灰改良土在改良机理上有相似性。     

钢渣-杂填土基层材料配合比优化试验研究

以杂填土、钢渣、矿渣微粉为原料,采用土体固化技术混拌制备钢渣-杂填土基层材料。开展钢渣、混凝土破碎料、素土等主料对基层材料强度的耦合影响试验,构建回归模型,得到主料最优掺入比例,试验验证表明,回归模型预测值误差小于2%;以钢渣、混凝土破碎料、水泥、固化剂为因素开展正交试验,得到的最优结果与强度耦合影响试验基本一致,从而确定钢渣-杂填土最优配合比。最优配合比试件试验结果表明：钢渣-杂填土强度随龄期增长显著提升,30 d高温水浴膨胀率仅为1.03%。X射线衍射分析（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）测试表明：矿渣微粉中SiO₂与钢渣中f-CaO反应生成水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,同时发现土壤固化剂对土体的改性可有效抑制钢渣膨胀;C-S-H凝胶填充于混凝土破碎料、钢渣、土颗粒间,增加了钢渣-杂填土基层材料密实度,使其强度得以提高。