高炉矿渣粉作高性能混凝土掺合料的研究和应用

1　前言粒化高炉矿渣作水泥混合材生产矿渣水泥在我国已有近五十年历史。数量之大 ,利用之广是公认的。矿渣水泥具有良好的物理力学性能和耐久性能在混凝土工程实践中得到肯定。随着粉磨工艺的发展及商品混凝土的兴起 ,粒化高炉矿渣粉作水泥混合材和高性能混凝土掺合料得到更广泛地利用。八十年代以来 ,美、日、英、法、加拿大、奥地利等国家相继制订了国家标准。从 90年代开始 ,冶金部建筑研究总院工业渣处理利用研究室等科研单位研究工业渣粉作高性能混凝土掺合料取得成功 ,尔后 ,冶建总院试验厂生产了近万 t掺合料 ,用于首都机场扩建工程…     

掺粒化高炉矿渣微粉混凝土的性能

1　前言粒化高炉矿渣是钢铁厂高炉炼铁时的副产品 ,它是熔融高炉渣经水急冷后得到的一种粒状物。由于经水急冷 ,矿物质来不及结晶 ,因此大部分为玻璃质 ,保持了较高的潜在活性。粒化高炉矿渣长久以来 ,一直作为水泥混合材使用。由于水淬矿渣比水泥熟料难磨 ,所以在水泥中矿渣粒度较粗。除了较细的颗粒活性得到发挥外 ,较粗颗粒矿渣活性没有得到发挥 ,仅起到微集料的作用。本世纪 50年代以来 ,南非、英国、美国、加拿大、日本等先后单独用细磨的粒化高炉矿渣粉取代一定量的水泥作为混凝土掺合料用于混凝土中。近代的高炉矿渣粉的概念不同于粒…     

掺石膏对矿渣粉生产和应用的影响

研究了掺与不掺石膏对矿渣粉生产工艺效率、矿粉活性以及部分混凝土性能的影响。结果表明,在实验小磨条件下,掺石膏的矿渣粉磨效率比不掺石膏者低6％－10％左右,在大磨条件下,掺石膏的矿渣粉磨效率反而高10％左右。为达到相同活性指数,掺石膏混磨的矿渣粉比表面积应提高20－30m^2/kg,其能耗与不掺石膏的矿渣粉大致相同。同比表面积的矿渣粉,掺与不掺石膏对混凝土强度、收缩和抗硫酸盐性能无明显影响。     

矿渣种类及粉磨方式对性能的影响

钢铁冶炼过程的生产工艺造成矿物成分的差异，影响矿渣的易磨性；粉磨方式的差异造成矿渣活性的不同等等——所有这些对矿渣资源化的进程都会产生作用。矿渣资源化的深化才建材行业和钢铁工业都将产生重要和深远的影响，通过试验检测比较和分析了不同矿渣来源、不同粉磨方式的一些性能特征。     

矿渣微粉粒度分布对水泥性能的影响

利用灰色关联分析方法,研究了矿渣微粉的粒度分布对矿渣水泥性能的影响。研究结果表明:0~5μm、5~11μm的矿渣微粉颗粒分别对3 d、28 d强度有显著影响;0~23μm的矿渣粉颗粒对3 d,28 d强度起增进作用;水泥强度随23μm的矿渣微粉颗粒含量增大而降低。因此,可以通过优化矿渣微粉的粒度分布来改善水泥性能。     

矿渣粉细度对其物理性能影响研究

试验研究了不同粉磨时间对矿渣粉细度及颗粒分布的影响以及不同细度矿渣粉对其物理性能的影响。结果表明:使用球磨机磨制矿渣粉时,如果粉磨时间过长,会因范德华力造成细颗粒相互粘连,粗颗粒增多,比表面积也不会无限提高;随着矿渣粉比表面积的提高,其早期活性(3d、7d)逐步提高,但后期活性(28d、90d)均在达到峰值(28d活性指数达到117%,90d活性指数达到110%)后有所下降;矿渣粉流动度比在比表面积处于350~700m2/kg之间时变化不大,在110%左右,但比表面积超出此范围时,无论升高还是降低,胶砂流动度均迅速下降。     

矿渣粉对混凝土力学性能及工作性能的影响

用高标号水泥和提高水泥用量配置高强混凝土，对混凝土性能(如工作性，水化热、收缩性等)存在不良影响．为此进行了工业废弃渣——长治钢铁集团高炉水淬渣，作为活性矿物掺合料代替混凝土中部分水泥的应用研究，重点试验了矿渣细度和掺量对混凝土性能的影响。结果表明：矿渣粉细度和掺量对混凝土的坍落度、28d和60d强度均有较大影响，且细度影响程度明显大于掺量的影响。当矿渣细度不变时，矿渣掺量由10％增加到70％，混凝土28d强度最大可提高12MPa，混凝土60d强度最大可提高16MPa，混凝土坍落度可提高2倍左右；而当矿渣掺量不变时，矿渣细度由361m^2/kg增加到657m^2／kg，混凝土强度最大可提高19MPa，混凝土坍落度最高只提高0.5倍左右。根据该结果，并考虑矿粉的粉磨成本等因素，生产上可控制矿粉掺量在40％以上．细度在450～552m^2／kg之间。     

矿渣粉掺合料对C50高性能混凝土综合性能的影响

矿渣粉通常被用作矿物掺合料来制备高性能混凝土,以S95级矿渣粉和C50高性能混凝土为研究对象,评价了不同矿渣粉掺量对C50高性能混凝土综合性能的影响。试验结果表明：随着S95级矿渣粉掺量的不断增大,C50高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗开裂性能、抗水渗透性能、抗收缩性能、抗冻性能和抗碳化能力均呈现出“先增强后减弱”的趋势,存在一个最佳的掺量使C50高性能混凝土的综合性能达到最佳,在文中所述的试验条件下,推荐S95级矿渣粉的最佳掺量为20%,此时C50高性能混凝土综合性能最佳。研究结果认为,S95级矿渣粉可以用作C50高性能混凝土的掺合料,合适掺量的矿渣粉不但能够有效降低混凝土中水泥的用量,还能有效提高混凝土的综合性能。     

对比样品对矿渣粉活性指数检验的影响

在给某搅拌站供S95级矿渣粉时,对方要求按GB／T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》检测。在供应过程中,对方提出我公司的矿渣粉活性偏低,甚至有的不合格。我公司的矿渣粉一直定期做活性指数试验,并没有出现不合格现象,故认为造成这种结果的原因是出在对方的检验和用于做对比检验的水泥样品上。为此,做了分析和试验。     

铁尾矿粉-粉煤灰-矿渣粉复合掺合料对混凝土性能的影响

研究了铁尾矿粉单掺作掺合料对混凝土性能的影响,在此基础上系统研究了铁尾矿粉-粉煤灰-矿渣粉复掺作掺合料对混凝土坍落度、抗压强度的影响.研究结果表明,随着铁尾矿粉掺量的增加,混凝土坍落度呈先增大后减小趋势,抗压强度下降明显,铁尾矿粉的适宜掺量为15％;在掺量相同的条件下,掺加铁尾矿粉-粉煤灰-矿渣粉复合掺合料的混凝土强度明显高于单掺铁尾矿粉的混凝土强度,且混凝土工作性得到显著提高.用扫描电镜(SEM)、压汞仪对铁尾矿粉和复合掺合料的作用机理进行了研究.     

磨细矿渣掺量对混凝土徐变性能的影响及其机理

为研究磨细矿渣对混凝土徐变性能的影响,在(20±1)℃,相对湿度为(60±5)%的条件下测试了33%载荷水平下磨细矿渣等量取代水泥量分别为0,30%,50%和80%4种情况下混凝土的徐变度.结果表明:磨细矿渣掺量(质量分数,下同)为30%和50%时,磨细矿渣对混凝士徐变性能的影响不明显,当磨细矿渣掺量增加为80%时,混凝土抵抗徐变的能力大大下降,其1 a的徐变度为不掺矿渣混凝土的1.74倍.通过扫描电镜二次电子成像观测,结合压汞法测试基体的孔隙率与孔径分布,对不同掺量下的磨细矿渣及水泥颗粒与基体的结合情况进行了分析研究.采用烧失量法测试水泥-矿渣体系中的非蒸发水量来表征水化产物数量,并基于纳米压痕技术测量了磨细矿渣与水泥颗粒的弹性模量,通过上述几种实验方法的联合观测分析,对磨细矿渣影响混凝土徐变性能的机理进行了详细研究.由于磨细矿渣颗粒的弹性模量略低于水泥颗粒,故不能通过"微集料效应"抑制混凝土的徐变.混凝土徐变性能受水泥及磨细矿渣颗粒与基体的界面结合状况的影响较大,当界面结合良好时,可忽略其对混凝土徐变的影响,混凝土的徐变度和体系的水化产物数量正相关;当界面结合不良时,其对抑制混凝土徐变的负面效应显著增强,徐变性能受到水化产物数量与界面结合情况的双重影响.     

磨细高炉矿渣对海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响

以天然海水为介质研究了掺加磨细矿渣的海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能,通过研究水胶比、矿渣和引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和抗氯离子渗透性能的影响.并与普通混凝土进行对比.结果表明:矿渣虽然能提高混凝土的抗氯离子渗透性能但不能提高混凝土的抗冻性;随水胶比减小,矿渣混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能同时得到提高;矿渣只有与引气剂共同使用,才能同时有效提高混凝土海水环境中的抗冻性和抗氯离子渗透性.以常用抗冻性和氯离子渗透性指标的比值(R)可以反映海工混凝土的耐久性优劣,电子显微镜分析结果与R的评价结果吻合较好.     

含钛高炉渣抗金黄色葡萄球菌的性能

以含钛高炉渣(titanium-bearing blast furnace slag,TBBFS)为原料,制备了粉状抗菌材料.采用抑菌环抗菌标准确定材料的抗菌性能.通过对金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus,sa)的生物抗菌实验,评价经过改性处理后的TBBFS的抗菌性能.结果表明:在800℃焙烧后的TBBFS粉体具有良好的抗sa性能;无掺杂样品的抑菌环厚度为4.7mm,氯化银(AgCl)掺杂后材料的抗菌性增强,抑菌环随掺杂比例的上升略有增大,氧化铜(CuO)掺杂降低了材料的抗菌性能.     

矿渣微粉颗粒尺寸分布与水泥浆流变性能的灰色关联分析

以同一品种矿渣制成不同颗粒尺寸分布的矿渣微粉样品，用Blain透气仪测各试样的比表面积，用激光粒度仪测其颗粒群分布。以50％比例将矿渣微粉掺入水泥中，测水泥浆体的屈服值和粘度，并以灰色关联分析原理和方法研究了矿渣微粉的颗粒尺寸分布与水泥浆体流变性能的相关性。结果表明：矿渣微粉中1.05-5.11μm颗粒的含量与其屈服值和粘度的关联度最大，即它是关键因子；0－9．82μm颗粒含量与屈服值和粘度的关联极性均为正，说明这些颗粒与屈服值和粘度的上升有积极贡献，而9．82－101μm颗粒含量与屈服值和粘度的关联极性均为负，说明这些颗粒均对屈服值和粘度的上升有削弱作用。     

骨灰瓷泥料的颗粒级配对可塑性的影响

本文用正交试验法得出了随骨粉和软质粘土细颗粒含量的增加骨灰瓷泥料的可塑性先增加后降低而随硬质粘土和长石细颗粒含量的增加其塑性则先降低后增加的变化规律，文中详细讨论了长石颗粒级配对骨灰瓷泥料塑性的影响。     

单氟磷酸钠对天然碳化高炉矿渣砂浆的影响(英文)

研究了10%的单氟磷酸钠溶液作为表面处理剂对碳化高炉矿渣水泥砂浆耐久性的影响。砂浆养护10d后或暴露在自然环境中1a后,进行表面处理,这2种处理方式分别称为前处理与后处理。通常情况下,砂浆在碳化侵蚀后其微观结构被严重破坏。处理后的砂浆经碳化后的微观结构大为改观。试验结果表明:处理后的碳化高炉矿渣水泥砂浆的抗冻融循环能力得到了很大提高。     

水泥、磨细矿渣、粉煤灰颗粒弹性模量的比较

为了揭示磨细矿渣和粉煤灰对水泥基材料物理力学行为的影响机理,为应用计算机模拟掺有矿渣或粉煤灰的水泥基材料的物理力学行为提供必要的力学参数,应用纳米压痕技术实测水泥、磨细矿渣和粉煤灰颗粒的弹性模量。用酚醛树脂混合水泥、磨细矿渣或粉煤灰颗粒后再进行磨光、抛光和超声波清洗等工艺制得表面光洁度符合纳米硬度仪要求的试样。水泥、磨细矿渣及粉煤灰颗粒的弹性模量区间分别为[8．0GPa,33．6GPa],[5.7GPa,25.4GPa]和[17．9GPa,55．3GPa],其样本均值分别为17．4,12．8GPa和34．3GPa。     

干渣对水体中磷素的吸附作用

通过干渣对磷素等温吸附实验,考察了接触时间、粒径、DH值、铵盐、硝酸盐和阴离子表面活性剂六种因素对干渣吸附磷素的影响。结果表明,Langmuir等温吸附方程比Freundlich方程能更好地描述干渣的磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量为769mg／kg。随着接触时间的延长,干渣对磷素的吸附量逐渐增大,24h后,对溶液中磷素的去除率达74％。DH值〉9时,干渣对磷素的吸附作用迅速增强。铵盐和阴离子表面活性剂的存在,使干渣的磷素吸附量显著降低,而硝酸盐的存在则提高了干渣对磷素吸附量。     

聚合物乳液的粒径及粒径分布对乳液粘度及固体含量的影响

合成了４种粒径分别为７５ｎｍ、１３５ｎｍ、３４０ｎｍ和４７７ｎｍ的单分散乳液。研究了上述单分散乳液以及它们的共混物的流变行为,并与合成的多分散乳液进行比较。实验结果表明：对多分散的聚合物乳液,当大粒子的质量分数为８０％时,聚合物粒子的堆砌密度最大,固体含量最高,乳液粘度最小;多分散乳液中每一种乳胶粒的实际尺寸变化对这一最小粘度值影响不大     

石膏-矿渣胶凝材料的碱性激发作用

采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析-热重分析表征了碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物.研究表明:添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时,石膏-矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好.碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)以及少量的钙矾石(ettringite,AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2].C-S-H凝胶含量越高,材料的强度越高、耐水性能越好.