大比例热焖钢渣水泥混凝土基本力学性能研究

本文针对热焖法处理的废弃钢渣等体积替代混凝土中粗、细集料的钢渣混凝土的基本力学性能进行了试验研究,并与同强度等级的普通混凝土力学性能进行对比。试验结果表明:钢渣、钢渣砂作为混凝土粗集料,细集料会增强混凝土的抗压强度和抗折强度,钢渣替代比例越大,抗压抗折强度越大;钢渣砂替代比例越大,抗折强度越大,抗压强度先增加后降低,钢渣砂替代普通混凝土中细集料的比例应控制在50%以内。钢渣100%替代混凝土集料时可以得到强度高的钢渣混凝土,钢渣具有良好的路用基本力学性能。     

活性掺和料再生集料混凝土研究

用矿渣微粉、钢渣微粉、粉煤灰和再生集料配制出28d强度大于50MPa,坍落度为200mm的活性掺和料再生集料混凝土,并对矿渣微粉再生集料混凝土、钢渣再生混凝土和粉煤灰再生集料混凝土的特性进行分析,其中掺矿渣40%,应用全部再生集料配制的混凝土90d强度达到61.5MPa     

钢渣与自燃煤矸石复掺对水泥性能的影响

运用正交试验研究了钢渣与自燃煤矸石的复掺比例、比表面积及石膏的种类等对复合水泥性能的影响。结果表明,钢渣与自燃煤矸石的复配比例是影响其强度的关键因素,其次分别为钢渣、自燃煤矸石的比表面积,而石膏的种类对其影响最小。试验优化的配比为：钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为448m2/kg,自燃煤矸石比表面积为640m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏,以及配比为钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为516m2/kg,自燃煤矸石比表面积为470m2/kg,石膏种类为3份天然二水石膏混合2份改性磷石膏。     

等强条件下集料级配对煤矸石集料混凝土工作性与强度影响

利用自燃煤矸石等质量取代天然砂、石配制煤矸石集料混凝土,确定煤矸石集料混凝土最大密度曲线公式指数.试验中用最大密度曲线公式确定各组煤矸石集料的颗粒级配范围,n值分别选取0.44、0.47、0.50、0.53、0.56、0.59、0.62、0.65和0.68.通过试验探讨等强度等级下(C25)n值对煤矸石集料混凝土拌合物工作性及硬化强度的影响及其变化规律.结果表明:当n=0.63时,在保持拌合物粘聚性和保水性能良好的前提下,既实现了预拌混凝土大流动性的目标(H＞ 160 mm),又保证了硬化混凝土强度最高.研究结果为进一步探索集料级配对煤矸石集料混凝土性能影响提供了初步基础.     

细集料钢渣混凝土的力学性能及抗冲磨性能

利用粒径为0~5mm的钢渣细集料制备混凝土,探讨钢渣细集料掺量对混凝土(C20、C50和C80)力学和抗冲磨性能的影响。结果表明:细颗粒钢渣集料含有一定的孔隙率,当其替代天然砂配制混凝土,能使骨料和水泥石之间界面区域粗糙度增大,甚至出现不同深度的凹凸面,能起到"锚固"的作用,尤其以孔径大或贯穿时较为显著。混凝土的抗压强度和抗耐磨强度随着钢渣细集料掺量的增加呈线性增长关系。当钢渣掺量为30%时,细集料钢渣对C20、C50和C80混凝土的增强效应度分别为29.7%、25.1%和23.0%。C80抗冲磨强度的增强效应度约为C50的88.6%。     

未陈化钢渣粗集料用于混凝土的试验研究

将未陈化钢渣粗集料替代碎石配制C30混凝土,对替代比例为10%、30%、50%、70%、100%的钢渣混凝土稳定性、工作性能、力学性能和抗冻性进行试验研究。结果表明:钢渣粗集料压蒸粉化率与钢渣混凝土的稳定性具有良好的线性相关性;钢渣粗集料替代碎石比例在30%及以下时,钢渣混凝土工作性能和稳定性满足要求;随着钢渣粗集料替代比例的增加,钢渣混凝土的抗压、抗折强度均比无钢渣加入时的要高;冻融后抗压强度损失率呈现先增加后减少趋势,且替代比例为50%时的钢渣混凝土抗压强度损失率最小,替代比例为30%次之,抗冻性均优于基准混凝土。     

碳化养护对钢渣混凝土强度和体积稳定性的影响

当前国内外对钢渣的利用率不高,急需拓展经济、高效的钢渣利用途径。以钢渣粉为主要胶凝材料组分,用钢渣砂、钢渣石为集料配制混凝土,采用CO_2进行养护,研究碳化养护对钢渣混凝土强度和体积稳定性能的影响。结果表明:经碳化养护后,混凝土抗压强度显著提高,碳化14 d强度提高3.2~5.3倍,最高可达65.3 MPa,且碳化时间越长,试件碳化深度越大、pH值越低、碳化程度越高,混凝土强度也越高。碳化过程中生成碳化产物方解石Ca CO_3(碳酸钙镁Ca_xMg_(1–x)CO_3),使混凝土结构更加致密,吸水率降低。钢渣砂和钢渣石作集料也可被碳化,碳化后钢渣砂、钢渣石混凝土强度高于天然砂、天然石混凝土强度,混凝土体积稳定性得到明显改善。     

湿选钢渣尾泥制备充填胶凝材料试验研究

钢渣尾泥是转炉钢渣经过湿磨磁选后排出的二次废渣,堆存量大且难以实现大规模资源化利用。以钢渣尾泥为主要原料,协同其他工业固废制备胶凝材料可用于矿山充填。本文开展了钢渣尾泥基充填胶凝材料配合比正交试验、充填材料力学性能测试,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等多种微观测试手段对钢渣尾泥基胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明,钢渣尾泥掺量为55%(质量分数,下同),矿渣掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,胶砂质量比为1:4,料浆浓度为72%时,所制备的充填材料28 d抗压强度可达4.78 MPa,满足矿山充填材料性能的要求。钢渣尾泥基胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石,以及少量的Ca(OH)₂,体系内水化产物C-S-H凝胶和钙矾石晶体的数量随着水化龄期的增加而明显增长。     

钢渣水泥的耐久性研究

本文对钢渣水泥(SLC)的长期强度、硫酸盐侵蚀、碳酸盐侵蚀、海水侵蚀及碱-集料反应等性能进行了实验研究。研究结果表明:钢渣水泥比纯硅酸盐水泥后期强度高,耐磨性好,抗硫酸盐、碳酸盐和海水侵蚀能力强,碱-集料反应体积膨胀量小。此外,本文还研究了钢渣水泥的水化机理和孔结构性能。     

聚丙烯纤维自燃煤矸石轻集料混凝土的试验研究

参照国标,对辽宁省阜新市高德矿排放的自燃煤矸石进行了化学成分﹑耐久性及有害物质含量﹑物理力学性质的系统检测.在掌握了各项指标均满足国标对轻集料要求的基础上,将其破碎作轻粗集料、聚丙烯纤维作增强材料,采用均匀试验设计了10组聚丙烯纤维自燃煤矸石轻集料混凝土试件,进行了大量的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的试验.利用均匀设计软件,建立了强度回归方程及二次项交互影响曲线.试验证明,阜新高德自燃煤矸石只要科学分拣,可以作轻粗集料制备混凝土,并配制出28 d抗压强度49.2 MPa﹑劈拉强度3.21 MPa﹑抗折强度6.17 MPa的聚丙烯纤维自燃煤矸石轻集料混凝土.