磨细钢渣对混凝土力学性能和耐久性影响的研究

基于钢渣的活性效应和微集料效应研究了不同掺量钢渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响,通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了钢渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用X-CT技术探究了钢渣混凝土内部的孔结构.结果表明:掺加10%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最大,掺加30%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最小.当碳化到56 d时,掺加30%钢渣的混凝土的碳化深度已达12.5 mm;冻融循环到180 d,掺加30%钢渣混凝土的相对动弹性模量降至88.7%.     

锰渣对混凝土力学性能和耐久性的影响

采用基本的力学方法研究了不同掺量的锰渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响.并通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用压汞法技术探究了锰渣混凝土内部的孔结构.结果表明:当锰渣掺量大于10％时,随着锰渣掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度降低;掺加30％锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性最差,碳化56 d时其碳化深度已达10.0 mm,冻融循环240次,其相对动弹性模量降低到0.71;碳化之后孔隙率降低,孔径细化,冻融循环导致孔隙率增大,孔径粗化.     

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。     

钢渣取代量对复合充填胶凝材料性能的影响

通过对正交试验样本的极差分析得到最优配比,并基于最优配比,对试样中的矿渣采用钢渣进行取代,测试试样的抗压强度、吸水性能和膨胀收缩性能,重点分析了钢渣取代量对复合充填胶凝材料物理力学性能的影响。研究表明：钢渣取代量对试样的物理力学性能有显著影响,随着钢渣取代量的提高,试样的抗压强度逐渐降低,吸水量逐渐升高,收缩率逐渐减小;随着钢渣取代量的提高,试样水化产物中的托勃莫来石、硬硅钙石、水铝钙石和C-S-H逐渐减少,直至消失,而板状的氢氧钙石等水化产物逐渐增多。     

矿物掺合料对碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能的影响

为了研究粉碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能,对不同材料组成的碱式硫酸镁水泥浸入水和硫酸钠溶液中各龄期抗折强度、抗压强度、质量变化及水化产物进行了分析.结果表明,在0.3 mol/L的硫酸钠溶液试验环境下,掺入粉煤灰对水泥抗折抗蚀性能改善较为显著,而掺入矿渣对水泥抗压抗蚀性能改善较为显著.掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥180 d的抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数与未掺加矿物掺和料的碱式硫酸镁水泥相比分别提高了0.61和0.15;掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥各龄期的吸水率均低于未加外掺料的碱式硫酸镁水泥的吸水率,同时粉煤灰和矿渣的掺入能有效抑制Mg(OH)2晶相的产生.     

磷渣基人造大理石的实验研究

以磷渣为主要原料,研究磷渣粉与粉煤灰和熟石灰的质量比、水胶质量比、胶骨质量比、骨料组成等对磷渣基人造大理石性能的影响,采用SEM电镜和抗折抗压实验仪表征材料性能。结果表明：磷渣基胶凝材料各物料配比为m（磷渣粉）:m（粉煤灰）:m（熟石灰）=90:4:6,水胶质量比为0.18,胶骨质量比为1:1.5,骨料组成为m（炉渣）:m（细磷渣）:m（粗磷渣）=10:40:10,磷渣基人造大理石的抗压强度和抗折强度可以达到94.38 MPa和12.09 MPa,其抗压强度和抗折强度均高于天然大理石,可在广泛领域替代天然大理石使用,为磷渣的资源化利用开辟一条新的路径。     

矿渣基轻质多孔地质聚合物的制备与孔结构研究

以矿渣微粉为主要原料,硅酸钠和氢氧化钠混合溶液为碱性激发剂,铝粉为发泡剂,制备地质聚合物基轻质多孔材料,系统研究了发泡剂、水灰比以及萘系减水剂对材料孔结构与物理性能的影响。结果表明,Al粉在碱性激发剂作用下快速反应生成H₂,促使地质聚合物浆体泡沫化形成多孔材料,且材料的干密度和抗压强度随Al粉掺量的增加迅速降低。当Al粉掺量超过0.40%(质量分数,下同),泡孔急剧增大,导致泡孔聚并,强度显著降低。提升水灰比可降低泡孔生长阻力,促使密度快速减小。但水灰比＞0.40后,浆体黏度和激发剂浓度显著降低,凝结时间延长,孔径增大,结构劣化,其最优水灰比为0.35。此外,萘系减水剂可有效调节多孔地质聚合物的孔结构,仅添加0.4%的萘系减水剂即可促使孔径分布均一,孔壁完整性提升,试样抗压强度提升。     

钢渣微粉生态型超高性能混凝土力学性能影响因素分析

为促进钢铁企业废渣的无害化处理与资源化利用,将钢渣制成微粉替代石英粉制备生态型超高性能混凝土(UHPC)是其再利用的有效途径之一。针对配制钢渣微粉UHPC的原材料因素影响问题,采用正交试验法对不同配合比下钢渣微粉UHPC的抗压、抗折、劈裂抗拉等强度指标及弹性模量进行测试,以分析硅灰、钢渣微粉、河砂和钢纤维四种原材料掺量对其各项性能指标的影响效果。结果表明：钢纤维体积掺量对钢渣微粉UHPC的各项力学性能影响最为显著,河砂、钢渣微粉掺量影响程度较大,硅灰掺量影响程度较小;立方体抗压强度、抗折强度、静力受压弹性模量指标下的显著性影响顺序为钢纤维>河砂>钢渣微粉>硅灰,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度指标下的显著性影响顺序为钢纤维>钢渣微粉>河砂>硅灰;经正交试验得出最佳配合比方案,按该方案制备的钢渣微粉UHPC具有良好的工作性能与力学性能。     

磷石膏基胶凝材料复合特种化纤的性能研究

本文以原状的磷石膏为基材,复配适量的矿粉进行改性,在水泥的作用下制备磷石膏基胶凝材料(PGS)。通过不同龄期样品的抗冲击功、抗折强度、抗压强度、空隙率和断口形貌分析等表征化纤改善PGS固化体的力学性能、耐水性和孔结构。结果表明:(1)化纤掺量在0.3%时,PGS固化体28d抗压强度、抗折强度和抗冲击功(为48.1MPa、4.8MPa和1213J/m2)分别较净浆提高了20.6%、18.8%和69.7%;吸水率、总孔隙率和密度(3.2%、8.32%和1.60 g/cm3)较PGS固化体净浆降低了131.3%、176.0%和10.0%;(2)大量絮状的C-S-H凝胶包覆各个组分形成网状致密的结构,具有桥联搭接作用的化纤(被C-S-H凝胶吸附在表面)深深地插入PGS固化体内部,两者协同作用缓解外力对整体的破坏作用。     

Effects of nanosilica and steel fibers on the impact resistance of slag based self-compacting alkali-activated concrete

In this research, the effects of nanosilica and steel fibers on the impact resistance of ground granulated blast furnace slag based self-compacting alkali-activated concrete were investigated. Nanosilica volume fraction was kept constant at 2%. Two types of hooked-end steel fibers (Kemerix 30/40 and Dramix 60/80) and steel fiber volume contents (0.5% and 1%) were utilized to highlight the combined effects of nanosilica and steel fiber on the impact behavior. The fresh state and mechanical properties such as slump flow, L-box, V-funnel, compressive strength, modulus of elasticity, splitting tensile strength, and flexural strength were evaluated. The microstructure of the samples was examined using a scanning electron microscope. The impact resistance of the specimens was measured by a drop-weight test. Acceleration-time and force-time graphs were plotted and evaluated together with the crack photos of the specimens for the first and failure impactor drops. The incorporations of nanosilica and steel fiber improved splitting tensile strength, flexural strength, impact resistance, and energy absorption capacity, while they decreased compressive strength and modulus of elasticity. For the specimens without nanosilica and with 2% nanosilica, the impact energy improvements were five times and 12.5 times higher for 0.5% short fibrous, 20.5 times and 44.5 times higher for 1% short fibrous, 23.5 times and 31 times higher for 0.5% long fibrous, and 64 times and 144.5 times higher for 1% long fibrous specimens than the specimens without nanosilica and steel fiber, respectively. The long fibers were found more effective in mechanical strength and impact energy than short fibers, and the reinforcing efficiency of fibers enhanced with higher steel fiber volumes. The combined utilization of nanosilica and steel fibers have the potential to delay the crack formation and dissipate energy to the surrounding zones, and this potential increased with higher steel fiber lengths and volume ratios.     

海水海砂砂浆力学与毛细吸水性能及微观结构研究

对不同龄期、水灰比的海水海砂砂浆(SSM)试块开展了抗压、抗折强度测试,通过称重法研究了水灰比、龄期及水温对SSM毛细吸水性能的影响,并基于低场核磁共振技术研究了SSM力学、毛细吸水性能与微观结构的关系,最后将基于多孔介质毛细管吸水模型计算的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径进行了对比分析与讨论。结果表明,SSM前3天强度发展较快,水灰比为0.4的SSM试块养护3 d时的抗压、抗折强度分别为养护28 d时的56.2%、70.3%。当水温从20 ℃升至40 ℃时,水灰比为0.4、养护28 d的SSM试件毛细吸水系数增大1.2倍。长期一维吸水过程中,试件单位面积累计毛细吸水量与吸水时间的0.25次幂呈线性关系。随龄期增长,SSM试件孔隙率呈减小趋势。基于毛细管吸水模型得出的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径较为接近。     

Preparation and characterization of HA bonded Al2O3–MgO based castables with superior slag resistance for the working lining of Si-killed stainless steel ladles

The study prepared Al₂O₃–MgO based castables bonded by hydratable alumina (HA) instead of calcium aluminate cement (CAC) for the working lining of Si-killed stainless steel ladles. The microstructure, phase composition, mechanical properties, and slag resistance of castables were investigated by SEM, XRD, and thermodynamic software FactSage®. The results indicated that the HA bonded castables showed superior hot flexural strength, thermal shock resistance and slag resistance than the CAC bonded castables, due to the optimized pore characteristics, less liquid content, and higher liquid viscosity of the castable matrix and the formation of a continuous insulating layer.     

碳化钢渣集料制备透水混凝土*

研究用碳化集料代替普通集料,制备透水混凝土。测试碳化钢渣集料的表观密度、堆积密度、压碎指标、针片状含量、孔隙率和吸水率等性能指标,并利用XRD和SEM观测集料表面的矿物组成和微观形貌。按照相应国家标准,设计碳化钢渣集料透水混凝土配比,测试碳化钢渣集料对透水混凝土的抗压强度、孔隙率、透水率及抗冻性的影响,探讨碳化集料在透水混凝土中的适宜替代量。     

不同激发剂对钢渣活性影响的研究

本文选用水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、硅灰、铝酸钠以及复合激发剂,系统研究了不同类别激发剂对钢渣活性的影响和激发机理.利用SEM和XRD对不同激发剂制备的钢渣胶凝材料水化产物进行了微观表征和矿物相分析,比较了不同龄期活性激发钢渣胶凝材料的抗压强度.结果表明:激发剂能促使钢渣水化产物中水化硅酸钙凝 胶含量增加,促进钙矾石晶体生成,破坏钢渣中玻璃体网络结构,增大钢渣水化浆体的密实度.硅灰作为激发剂对钢渣活性的激发效果最好,制备的水泥试块28 d抗压强度能达15.9 MPa.     

利用电炉氧化钢渣制备混凝土矿物掺合料的研究

研究了磨细电炉氧化钢渣对水泥标准稠度需水量、水泥净浆流动度以及混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗碳化等性能指标的影响.研究结果表明,磨细钢渣具有令人满意的减水效果且与混凝土减水剂有较好的适应性;适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能影响不大;将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能.     

磷石膏-矿渣基胶凝材料的制备及其性能研究

针对磷石膏基胶凝材料强度低、耐水差的缺点,运用碱激发剂改善磷石膏基胶凝材料的力学性能和耐水性。采用扫描电镜、X射线衍射和压汞法分析磷石膏基胶凝材料水化产物和孔结构。结果表明：将磷石膏在140 ℃条件下热活化4 h后得半水石膏,按m（半水石膏）∶m（矿渣）∶m（生石灰）=60∶40∶4配制粉料,水胶质量比为0.6,掺1%（质量分数）的碱激发剂,磷石膏基胶凝材料抗压强度和抗折强度分别为40.6 MPa和11.3 MPa,软化系数为0.84;硬化体中二水石膏和钙矾石为基本骨架,C-S-H凝胶包覆各组分形成致密网状结构,保证材料高强高耐水性。     

有机防护型阻锈剂对混凝土耐久性的影响

钢筋混凝土结构耐久性不足的问题日益严重,而导致该结果的主要原因是氯离子引起的钢筋锈蚀。在提高混凝土结构耐久性的措施中,钢筋阻锈剂因其施工简易、经济、高效等优点而得到了广泛的使用。钢筋阻锈剂的使用目的是保护钢筋防止锈蚀。目前研究和应用较多的多为醇胺类阻锈剂,该类阻锈剂分子结构有其一定的优势,同时也存在一些不足,其中大多具有单个N原子的吸附中心,形成阻挡层的链较短,因此其在钢筋表面形成的吸附膜不够完整和稳定。本文介绍了一种含氨基酮分子的新型有机防护型阻锈剂。该阻锈剂可以在钢筋表面形成完整而稳定的保护膜保护钢筋免受侵蚀,但是其得以应用的前提是与混凝土有较好的相容性,对混凝土耐久性无负面影响。为了研究该阻锈剂对混凝土耐久性的影响,在混凝土试块内掺入不同量的阻锈剂,对其分别进行力学试验、毛细吸水试验,氯离子渗透试验和快速碳化试验,从而评价该阻锈剂对混凝土力学性能、抗渗性能、抗侵蚀性能以及抗碳化性能的影响。研究表明,阻锈剂的应用略微提高了混凝土的抗压强度,改善了混凝土的抗渗性、抗氯离子侵蚀性和抗碳化性,从而混凝土的耐久性得到了一定程度的提高。     

不同养护方式对钢渣混凝土抗压性能的影响

通过将不同养护方式、不同类型的钢渣混凝土和普通混凝土分别养护至3d、7d、28d,测定钢渣混凝土的抗压强度及其差异值,并对不同类型的钢渣混凝土的软化系数进行比较。研究表明:不同养护方式下的钢渣混凝土在养护28d时,抗压强度表现差异明显,且掺入钢渣粉、粉煤灰和矿粉的钢渣混凝土效果更好;不同养护方式下的钢渣混凝土抗压强度的差异值3d~7d时,呈现增长趋势,而7d~28d时,则逐渐减小;钢渣混凝土的耐水性良好,耐水性系数均大于1。     

镁砂和二氧化硅添加物对中间包镁质挡渣堰板使用寿命的影响

为了提高镁质挡渣堰板的使用寿命,从提高原材料的纯度,引进不同种类的二氧化硅,在基本不影响热态抗折强度及荷重软化温度的前提下,提高烧后耐压强度。     

助磨剂在钢渣复合水泥中的应用

研究通过掺加助磨剂粉磨钢渣的方法,提高钢渣微粉的细度和活性,达到高效利用钢渣目的.结果表明,随着钢渣掺量的增加,钢渣复合水泥的抗折强度呈先上升后下降趋势,掺量为30％时抗折强度最高.钢渣复合水泥的28 d抗压强度直线下降,3 d抗压强度先增加后再下降,30％掺量时强度最高,达4.75 MPa.结合实际经济效益,最终确定钢渣复合水泥的配比为熟料-65％、钢渣-30％、石膏-5％,助磨剂A掺量为0.1％时效果最好,相比无助磨剂的钢渣复合水泥,细度降低了49.0％,且28 d抗压强度提高了6 MPa.