钢渣碳化砖的碱激发-碳化协同效应影响因素

以钢渣为主要原料制备了钢渣碳化砖,分析了其在碱激发条件下的碳化效果影响因素。结果表明,钢渣因含有f-CaO、硅酸二钙等可碳化组分而表现为更高的CO_2吸收量,是适宜的原材料。Na_2CO_3激发能力恰当且可提升碳化效果,是适宜的激发剂。掺用Na_2CO_3时,碳化强度随钢渣用量增加而增大,但钢渣用量达到1 800 kg/m~3时CO_2吸收量显著下降;强度几乎不受钢渣细度影响,CO_2吸收量随钢渣细度增加而增加,但细度超过440 m~2/kg时CO_2吸收量增加变缓;碳化砖的强度随骨料用量增加而增大,但CO_2吸收量变化不明显。占钢渣7%～13%的水用量可使试样具有足够好的碳化效果,但水用量为11%、13%时CO_2吸收量下降。7%水用量时钢渣砖碳化后强度增长20.0 MPa以上,在0.75%Na_2CO_3对钢渣的激发作用并协同碳化作用条件下,可使强度再增长10.0 MPa、CO_2吸收量再增加1%以上;然而当Na_2CO_3用量超过1%,增强作用变弱、CO_2吸收量下降。钢渣碳化砖的适宜配比为:钢渣(比表面积440 m~2/kg)1640 kg/m~3,骨料328 kg/m~3 (占钢渣的20%,下同),水115 kg/m~3 (7%),Na_2CO_3 13.12 kg/m~3 (0.75%)。该配比制备的试样碳化后其抗压强度、CO_2吸收量可分别达到39.2 MPa、9.15%。在碳化过程中生成更多且沉积于孔洞的碳酸钙,获得更致密基体,是碱激发协同碳化增强的主要原因。     

微生物提升钢渣胶凝材料安定性和强度的作用及机理

目前钢渣排放量、库存量大,但利用率不高,关键是安定性未能解决.本文研究提出了通过微生物矿化技术提升安定性和强度,研究了不同掺量微生物对钢渣中主要矿物相碳化反应速率的影响,测试了微生物掺量和钢渣粉比表面积对试件压蒸线性膨胀率和强度的影响,通过MIP和SEM分析试件孔隙率和微观形貌,并对微生物改性钢渣胶凝材料机理进行分析.结果 表明,微生物能提高钢渣中游离氧化物和硅酸盐矿物相碳化反应速率,提高矿化产物的强度.要使试样压蒸线性膨胀率降低至0.5‰以下,采用微生物添加剂后,试验所用钢渣粉比表面积可由565 m2/kg降低至360m2/kg.钢渣中掺入微生物可促进碳化过程中矿物相离子溶出和碳酸盐矿物生成,降低试件孔隙率,密实基体结构,从而提高钢渣胶凝材料试件的强度.微生物-钢渣胶凝材料制品强度可达40 MPa以上,其他物理性能均符合国家标准,在实际道路铺装工程应用中体积稳定性好,无泛碱现象,且利润优势显著,应用前景广阔.     

利用水化-碳化耦合作用制备钢渣脱硫灰建材制品

针对钢渣和脱硫粉煤灰安定性不良以及大量堆存引起严重生态环境问题的现状,试验以钢渣和脱硫灰为主要原料,通过水化-碳化-水化养护试块。结果表明:脱硫灰掺加量(质量)分别为ω=80%、60%、40%、30%、20%、10%时,经过水化-碳化-水化后试块的抗压强度分别是9.7 MPa、12.59 MPa、19.90 MPa、23.50 MPa、41.91 MPa、81.40 MPa,且压蒸后无裂纹、掉角、开裂和粉碎现象。通过SEM、XRD、TG-DTG等现代测试手段对它们的微观形貌、矿物组成进行分析。水化24h后生成水化硅酸钙、Ca(OH)2等水化产物。这些水化产物以及未参加反应的f-Ca O,C2S和C3S等矿物均可与CO2气体发生化学反应。碳化养护2h后,抗压强度值提升,再次水化后强度得到再一次提升。     

钢渣制品的最佳碳化制度

通过对钢渣制品进行碳化养护,确定其最佳的碳化制度.实验结果表明:当液态外加剂掺入量为9.00%,初始成型压力f为3.0 MPa时,钢渣制品在CO2分压为fco2=0.25 MPa、fco2=0.55 MPa和fco2=0.75 MPa的压强下各碳化养护1 h后,其碳化增重率迭11.02%,在最佳的碳化制度下,相对于未碳...     

激发剂对钢渣碳化率的影响研究

钢渣的低活性制约了其有效利用,在钢渣粉中分别掺入磷石膏、Na2CO3和Na2SO4作为激发剂,分别制成试块后测试其抗压强度,并利用XRD、综合热分析进行分析,讨论激发剂种类及其掺量对钢渣碳化的影响。研究结果表明:磷石膏的内掺掺量为2.5%时,可提升钢渣碳化率,其钢渣粉碳化固结体试件强度最大,且每公斤钢渣混合料(磷石膏掺量为2.5%)在经过碳化反应后可碳化并储存155 g的CO2。Na2CO3掺入量为1%时,其钢渣粉净浆试块在碳化后强度达到最大值65.7 MPa,其强度提升了58.7%。Na2SO4掺入量为1%时,试件强度为60.3MPa,其强度提升了45.7%。     

钢渣加速碳化制品的耐高温性能研究

为开发钢渣用于高温环境的潜力,最大限度地提高钢渣的综合利用率,通过强度试验、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)等测试手段探讨了钢渣加速碳化制品承受不同高温后的抗压强度、矿物相演变和微观结构。结果表明:钢渣加速碳化制品在200~600 ℃范围内的高温处理下,抗压强度得到提高,在400 ℃时达到最大值,为72.4 MPa,较初始强度提高20.5%,钢渣中硅酸钙在高温下进一步发生水化,其水化产物增强了基质连接。当温度达到800 ℃时,钢渣性能发生劣化,强度降低了90.7%,碳酸钙质量分数由24.1%降低至1.6%,而总质量损失可达19.67%,吸水率大幅度提高,且出现贯通试块的裂缝。钢渣加速碳化制品与普通水泥基材料相比,耐高温性能有所提升,但在800 ℃时并无明显优势。     

用碳化养护电弧熔炉钢渣制备集料和混凝土

将电弧熔炉(electric arc furnace,EAF)钢渣和石灰混和制成球状集料,置于密闭容器当中,并通入100%的CO2气体进行碳化,在0.506 6MPa保持2h.通过质量法测定添加质量分数为11.94%石灰的EAF钢渣(下同)集料CO2的吸收率为5%,通过红外光谱(infrared,IR)分析测定CO2的吸收率为13.88%.用碳化的钢渣集料制备混凝土再进行碳化养护,同时利用碎石和河砂为集料制备碳化混凝土作为参比样.用质量法测定2种混凝土的碳化率分别为21.14%和10.57%;用IR法的为13.81%和16.97%.碳化后电弧熔炉钢渣集料内生长着大量簇生的犬牙状碳酸钙晶体.     

钢渣氧化重构及其水化动力学研究

以宁夏钢铁集团转炉钢渣为研究对象,利用氧化重构工艺使转炉钢渣中无磁性富铁相向磁性镁铁尖晶石群发生转变.探索了高温重构工艺对重构钢渣中矿物相演变的影响规律,并对重构钢渣的水化动力学机理进行了研究.实验结果表明,加热温度对于重构钢渣中镁铁尖晶石群形成具有决定性作用,氧化重构温度越高,尖晶石群产量越多,且在重构温度为1300℃时镁铁尖晶石群产量达到最大值.重构温度的提高还对钢渣水化活性的改善具有有益作用.除1250℃重构钢渣之外,其余温度重构钢渣的水化活性相较于原钢渣都有了显著提升.经1350℃高温重构后,原钢渣的72 h水化累积放热由16.07 J·g-1提高为22.39 J·g-1.     

碳化钢渣基胶凝材料在道路水稳层中的应用性能评价及机理研究*

钢渣存在安定性不良的问题,将钢渣应用于水稳层,会存在钢渣分布不均匀,使试样出现膨胀开裂的现象。通过研究发现,对钢渣基胶凝材料进行碳化处理可以提高其体积稳定性,粒径较细的钢渣能够增大碳化反应面积,有利于提高碳化程度。本文对≥200目钢渣进行碳化处理,研究碳化时间和碳化温度对预碳化钢渣基胶凝材料的体积稳定性影响,并对其碳化机理进行探究;与建筑再生骨料制备水稳层,对其进行无侧限抗压强度和抗冻性测试。结果表明,随着碳化时间的和温度增加,预碳化钢渣基胶凝材料压蒸膨胀率逐渐降低,活性先增高后降低。在常压下,碳化温度为60 ℃,碳化时间为1.5 h的钢渣基胶凝材料相对活性最高。     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。