冶金渣制备生态型人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了矿渣钢渣熟料石膏体系胶凝材料的强度。胶凝材料正交试验表明：矿渣：钢渣的复合比为7∶1,矿渣和钢渣的比表面积分别为480 m 2·kg -1和550 m 2·kg -1,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度。以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到65 MPa以上的人工鱼礁混凝土。利用XRD和SEM方法分析胶凝材料的水化过程,结果表明,水化反应主要生成AFt相和C-S-H凝胶,钢渣、水泥熟料和脱硫石膏的协同作用对矿渣的火山灰活性反应具有重要促进作用。     

电解锰渣激发钢渣活性研究

选用电解锰渣激发钢渣,研究电解锰渣的掺量对钢渣活性的影响及钢渣活性激发机理。借助XRD和SEM对钢渣胶凝材料水化产物进行矿物相分析和微观形貌分析;比较不同龄期的钢渣活性指数。研究结果表明当钢渣与电解锰渣复合取代50%水泥时,电解锰渣掺量为14%激发效果最佳,该比例下钢渣胶凝材料7 d的活性指数从54%提高到84%,28 d的活性指数从70%提高到92%,可达到425~#强度等级要求。电解锰渣掺入能够加速钢渣水化产物中C-S-H凝胶、AFt晶体的形成,反应生成的水化产物吸收了、熟料水化过程中释放的Ca(OH)_2,增大了钢渣水化浆体的密实度,从而提高了钢渣的活性。     

掺钢渣粉尾矿高性能混凝土的制备

研究了钢渣粉掺量和养护方式对全固废混凝土抗压强度的影响,并通过SEM分析了掺钢渣胶凝材料水化产物微观形貌。研究结果表明,钢渣粉掺量对混凝土的抗压强度有较大影响,湿热养护能够有效激发钢渣的活性,提高胶凝材料早期强度。掺入20%钢渣粉,采用56℃湿热养护,可以制备出28d抗压强度达77.26MPa的混凝土。掺入钢渣粉对水化产物种类不会造成影响,在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。     

激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响及机理分析

研究了氢氧化钙、石膏、硫酸钠三种激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响,并结合XRD图谱分析了激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料水化产物的影响机理。试验结果表明,三类激发剂中,硫酸钠能更好的激发钢渣-矿粉的活性,当硫酸钠的掺量为1.5%时,3d强度为18.0MPa,7d强度达到22.5MPa,28d强度达到25.8 MPa。XRD分析表明,掺入硫酸钠后,钢渣-矿粉胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、棒柱状AFt晶体及少量的Ca(OH)2晶体,激发剂掺量的不同,水化产物数量不同,合适掺量的激发剂有助于激发体系的水化活性,提高体系的力学性能。     

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。     

大掺量固废胶凝材料制备C50高耐磨路面混凝土

为了大规模消纳钢铁冶炼渣,实现其高附加值利用,并改善因重载交通造成普通混凝土路面严重磨损和劣化的现状,采用钢渣和矿渣作为主要胶凝材料,在少量水泥熟料的激发作用下,研究矿渣与钢渣的掺比对钢渣-矿渣复合胶凝材料力学性能及耐磨性能的影响规律,并采用XRD、FTIR及SEM对胶凝体系的水化产物及微观形貌进行分析。结果表明,以GBFS∶SS=2.0为分界线,混凝土抗压强度的增长速率减弱而耐磨性能下降;不同矿渣与钢渣掺比的复合胶凝体系水化产物均为C-S-H(C-A-S-H)凝胶、CH及CaCO3,此外还含有少量未反应完全的C2S和C3S,及不参与水化的RO相和C2F;少量水泥的激发作用,可以促进矿渣与钢渣的协同水化,增加微细颗粒间的结合力,提高分子网络的聚合度,而RO相和C2F作为微细集料填充孔隙并改善界面过渡区结构。     

赤泥、电解锰渣复合激发钢渣活性的研究

选用赤泥、电解锰渣复合激发钢渣活性,系统研究不同比例复合激发剂对钢渣活性的影响以及激发机理。利用XRD和SEM对钢渣胶凝材料水化产物进行矿物相分析和微观表征,比较不同龄期的钢渣活性指数。结果表明,当钢渣、赤泥、电解锰渣三者的质量配合比为3∶1∶2时,对钢渣活性激发效果最佳,钢渣7 d的活性指数从46%提高到82%,28 d的活性指数从61%提高到82%。赤泥、电解锰渣复合激发剂能够促进钢渣水化产物中C-S-H凝胶、AFt晶体的形成,减少了Ca(OH)_2的形成,增大了钢渣水化浆体的密实度,从而提高了钢渣的活性。     

碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究

以氢氧化钠和水玻璃为激发剂制备矿渣-钢渣复合胶凝材料,研究矿渣掺量、碱当量和水玻璃模数对复合胶凝材料抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对硬化试样的显微形貌和水化产物组成进行了分析。结果表明：随矿渣掺量减少,抗压强度降低。随碱当量的增加,抗压强度先提高后降低,碱当量为11%时强度达到最高。随水玻璃模数的增大,抗压强度先提高后降低,当水玻璃模数为1.2时强度达到最高。水化产物主要为CaCO3、C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、托贝莫来石及RO惰性相。     

磷石膏基胶凝材料和骨料制备C40高性能混凝土研究

磷石膏基胶凝材料和骨料制备混凝土,可为高消纳磷石膏固废提供新思路;然而将磷石膏同时作胶凝材料和骨料制备混凝土的研究鲜有报道。为此研究了磷石膏基胶凝材料组成、骨料级配、砂率和水胶比对混凝土性能的影响规律,并通过XRD和SEM微观测试初探其机理。结果表明：采用5%的P·O 42.5级水泥、30%的磷石膏、65%矿粉制成的胶凝材料时,外掺0.5%NaOH+5%水玻璃和1%NaAlO₂复合激发剂,控制胶凝材料用量600 kg/m³,磷石膏破碎砂替代40%河砂,砂率41%,水胶比0.34,可制备出工作性能良好,初凝时间大于25 h,3 d、28 d及60 d抗压强度分别大于20.0 MPa、48.0 MPa和55.0 MPa,绝热温升低于35℃,60 d膨胀率大于180με的大掺量磷石膏基C40低温升微膨胀高性能混凝土。混凝土胶凝材料主要水化产物为AFt和C-S-H凝胶,胶凝浆体可穿透磷石膏骨料表面空隙,产生机械嵌锁作用使磷石膏骨料与胶凝浆基体结合更加紧密。     

激发剂对钢渣胶凝材料性能的影响

以钢渣、矿渣、水泥熟料为主要原料,并掺入少量激发剂,成功制备了高强、高钢渣掺量的钢渣胶凝材料.探讨了激发剂、熟料掺量、钢渣掺量对钢渣胶凝材料性能的影响,并通过SEM,XRD分析了激发剂对钢渣胶凝材料浆体水化产物及水泥石微观结构的作用.结果表明:激发剂显著提高了钢渣的活性,从而大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期性能;掺加激发剂后,钢渣胶凝材料3 d抗压强度可增加119.7%;激发荆对钢渣胶凝材料浆体水化产物种类的影响不大;与硅酸盐水泥浆体相比,钢渣胶凝材料浆体中C-S-H凝胶和Aft晶体含量明显增多,Ca(OH)2晶体含量显著降低.     

碱钢渣混凝土力学性能及耐久性能的试验研究

掺入一定比例及质量的复合激发剂,通过改变钢渣粉、矿渣粉及水泥等胶凝材料的比例,研究碱激发钢渣混凝土的力学性能及耐久性能,并采用XRD和扫描电镜等测试手段对其微结构进行分析。试验结果表明:在满足配置混凝土工作性能的前提下,钢渣掺量为40%、矿渣掺量为35%、硅灰掺量为5%、水泥掺量仅为20%,得到混凝土的强度等级可达C40,高于设计强度等级C30,且抗碳化性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性等耐久性能优异;微观分析表明,此配合比混凝土的胶凝体系28 d水化产物结构致密,且孔隙较少,后期强度发展较好,胶凝体系与骨料之间结合性较好。     

高掺量煅烧煤矸石粉胶结料的力学和水化特性研究

研究了煅烧煤矸石-水泥熟料-石膏胶材体系的力学和水化特性。结果表明,煅烧煤矸石适当取代部分熟料制备的胶凝材料具有较好的力学性能,最佳取代量为35%,7d和28d强度可达23.8MPa和29MPa。无水硫酸钠的掺入可明显提升胶材体系的早期和后期强度,最佳掺量为5%,3d、7d和28d强度分别提升100%、32.4%和40%。利用XRD和SEM对胶凝材料改性前后的物相组成分析发现,无水硫酸钠的掺入使体系早期生成了大量的Ca(OH)2贯穿于C-S-H凝胶中,且Ca(OH)2的存在加速石膏溶解,加快AFt生成,填充孔隙,使体系结构致密,提高了早期强度。     

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

污泥-稻壳-木屑混烧灰胶凝性能及重金属浸出特性研究

利用污泥-稻壳-木屑混烧灰、钢渣粉以及水泥等材料制备复合胶凝材料,研究了该胶凝材料胶砂的工作性能、物理力学性能、水化热、水化产物以及重金属毒性浸出特性。结果表明,混烧灰与钢渣粉的掺入改变了水泥胶砂的工作性能,与纯水泥试件相比,复合胶凝材料胶砂的抗压、抗折强度均有所降低,混烧灰掺量不宜超过50%。替代材料的掺入使得水化的诱导期延长,主放热峰向右偏移,推迟胶凝材料的水化过程。由于火山灰效应的存在,使复合胶凝材料体系的累积水化放热量增大。XRD分析表明,复合胶凝材料的水化产物主要为无定形相,复合胶凝材料的自胶凝固化作用抑制了混烧灰中主要重金属元素的迁移性,浸出浓度指标均符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》要求。     

镁渣胶凝材料强度影响因素的研究

以镁渣、矿渣、水泥熟料配制镁渣胶凝材料,探讨了镁渣掺量、水泥熟料掺量、物料粉磨工艺、辅助激发剂复掺对镁渣胶凝材料强度(抗压和抗折强度)的影响,分析了镁渣胶凝材料水化产物的矿物组成.结果表明:当镁渣与矿渣掺量相等时,镁渣胶凝材料有较好的强度;镁渣胶凝材料水化较慢,28d后强度还有大幅度的增长;水泥熟料掺量越大,镁渣胶凝材料强度越高;相比先磨后混工艺,先混后磨工艺所制备的镁渣胶凝材料有更好的强度;复掺3种辅助激发剂(水玻璃、硫酸钠、石膏)后,镁渣胶凝材料强度性能达到32.5强度等级复合水泥标准要求.镁渣胶凝材料水化产物主要由C-S-H,Ca(OH)_2和AFt等组成.     

珊瑚礁砂制备超高性能混凝土的可行性研究

在远海工程施工过程中可利用珊瑚礁砂替代石英砂制备超高性能混凝土。通过研究胶凝材料与珊瑚礁砂的比例和珊瑚礁粉取代珊瑚礁砂的比例,并测试其力学性能、耐久性和微观结构后,得出结论如下:珊瑚礁砂超高性能混凝土的最佳胶砂比为1∶1,珊瑚礁粉的最佳取代比例为30%,28 d抗压强度为137 MPa,28 d抗折强度为27 MPa,电通量为97 C,氯离子扩散性系数为30×10~(-14)m~2/s,可完全满足超高性能混凝土的指标要求。珊瑚礁砂超高性能混凝土的水化产物与普通混凝土并无太大差异,都水化生成了Ca(OH)_2,AFt和C-S-H凝胶,并相互交错形成密实的结构,同时在界面过渡区很难发现结晶完好的六方板状Ca(OH)_2晶体。     

改性拜耳法赤泥对钢渣活性激发的研究

选用改性赤泥和水泥熟料作为激发剂,重点研究改性赤泥掺量对钢渣活性的影响。利用XRD和SEM对水化产物和微观形貌进行分析。研究表明,改性赤泥中的可溶性碱能够促进钢渣中的硅铝质活性矿物溶解,有效的提高了钢渣胶凝材料后期强度。后期强度的提高主要是由于水化产物中生成了絮状的C-S-H凝胶,以及片状的物质,但片状物质之间孔隙较多,导致强度提高不明显。综合考虑力学性能、流动性能,改性赤泥的掺量不宜超过8%。     

钢渣复合胶凝材料激发剂的试验研究

钢渣是硅酸盐工业固体废弃物,应用其制备胶凝材料是其高附加值利用途径之一。本试验在研究单体激发剂的基础上制备复合激发剂,测试了复合激发剂激发钢渣复合胶凝材料的各项性能。试验结果表明:复合激发剂对钢渣复合胶凝材料的凝结时间影响大,促进了复合胶凝材料抗折强度增长;激发制备的复合胶凝材料与外加剂适应性较差。     

脱硫石膏对钢渣骨料水泥砂浆性能的影响

为了提高脱硫石膏和钢渣的综合利用率,采用固废协同利用技术制备胶凝材料,研究脱硫石膏掺量对非碳化钢渣骨料水泥砂浆和碳化钢渣骨料水泥砂浆干燥收缩、水分散失、力学性能和抗冻性能的影响,揭示脱硫石膏对钢渣砂浆性能的影响机理。研究结果表明：随掺量的增加,脱硫石膏对钢渣骨料水泥砂浆干燥收缩和水分散失的抑制作用逐渐增强,砂浆的抗压强度和抗冻性能逐渐下降。脱硫石膏与水化产生的Ca(OH)₂晶体及钢渣中的Al₂O₃,SiO₂反应生成钙矾石(AFt),针状AFt被簇状C-S-H凝胶包裹着构成空间网状结构。由于非碳化钢渣中的部分游离CaO(f-CaO)碳化成CaCO₃,减少了f-CaO水化反应生成的OH^-,促进了脱硫石膏与水泥的水化反应,因此碳化钢渣骨料水泥砂浆的性能优于非碳化钢渣骨料水泥砂浆的性能。     

沸石对丁苯共聚物/水泥凝结硬化及早期水化的影响

为了解决丁苯共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题,将沸石作为调凝材料,讨论其对复合胶凝材料凝结时间和早期强度的影响,并从水化放热速率和水化产物的角度分析沸石调节凝结硬化的机理.结果表明:沸石能够加速丁苯共聚物/水泥复合胶凝材料的水化,通过促进C_3A和C_3S的水化,缩短复合胶凝材料的水化诱导期,提高加速期最大放热速率,促进AFt和Ca(OH)_2的生成,从而加速复合胶凝材料的凝结硬化,缩短凝结时间,提高早期强度.