钢渣基复合掺合料的混料设计与优化

为制备出高性能钢渣基复合掺合料(钢渣粉掺量≥30%,质量分数),试验以矿渣粉和粉煤灰作为辅助原料,采用单纯形格子设计法建立了具有约束条件的钢渣基掺合料组成与砂浆性能之间的非线性回归模型,通过规划求解得出最优的混料比;研究了钢渣粉细度与粒度分布对其胶凝活性的影响。结果显示:复合掺合料取代50%水泥时,以胶凝活性为指标,钢渣粉、矿渣粉与粉煤灰的最佳混料比为0.3∶0.7∶0;基于优化的混料比,钢渣粉存在一个最佳细度,即中位径D50为15.5μm,在此细度下钢渣基掺合料活性指数最高,7d和28d分别达78.5%和92.5%;灰色关联分析结果显示增加粒径大于8μm的钢渣粉颗粒含量,尤其是粒径为8~32μm的含量有利于提高钢渣矿渣复合掺合料的胶凝活性。     

高活性矿渣粉对矿渣水泥性能的效应

质量系数大于1.8的优质粒化高炉矿渣粉磨制成高活性矿渣粉,对矿渣水泥的早期强度有独特的作用.掺入550—650 m2.k-g 1比表面积细矿渣粉,水泥的3 d抗折强度保持与硅酸盐水泥等值,7 d抗折强度比硅酸水泥高并随矿粉掺量增加而提高;3 d抗压强度略低于硅酸盐水泥,但是7 d抗压强度接近硅酸盐水泥.配制矿渣粉后水泥的28 d强度呈现出不同的特征:抗折强度明显高于硅酸盐水泥;抗压强度接近或略低于硅酸盐水泥,提高矿粉的细度或改变掺量对抗压强度作用不大.矿渣粉掺量低于50%时,水泥初、终凝时间比硅酸盐水泥略微延长.矿渣水泥的标准稠度用水量一般是随矿粉掺量增加而增加.     

工业废渣对混凝土性能的影响

用粉煤灰、矿渣粉和钢渣粉作为掺合料,替代水泥25%制备C20、C30、C40混凝土,检测了混凝土试样的和易性和抗压强度,结果表明3种掺合料对混凝土和易性均有不同程度的改善,与基准混凝土相比,掺加掺合料的混凝土早期强度有所降低,后期强度增长较快,其中掺钢渣粉混凝土的后期强度增长最快。     

胶凝材料组成对混凝土TSA硫酸盐侵蚀的影响

研究不同水泥品种、矿物掺合料对混凝土抗TSA侵蚀性能的影响规律,采用掺30%石灰石粉填料的胶砂件,测试各砂浆在5±1℃的2%MgSO4溶液中浸泡1年后的外观破损与强度损失情况,通过X-射线衍射仪分析各砂浆的矿物成分.结果表明:不同品种水泥的抗TSA侵蚀能力由高到低依次为:硫铝酸盐水泥 硅酸盐水泥复合>硫铝酸盐水泥>抗硫酸盐水泥>普硅水泥.掺硅灰和矿渣细粉均能明显改善混凝土抗TSA侵蚀性能,且矿渣粉掺量越大效果越明显.由于粉煤灰活性低,掺量较少时可在一定程度上减缓TSA侵蚀过程,但掺量过多时反而产生不利影响.     

基于正交设计高性能钢铁渣粉的制备与性能研究

为了制备出性能优良的钢铁渣粉,试验采用L_9(3~4)正交设计,考察了矿渣粉细度、钢渣粉细度及掺量等三因素对胶砂流动度和抗压强度的影响,并进行了极差分析,方差分析及性能指标分析。基于优化结果研究了钢铁渣粉胶砂的泌水性和干缩性能,通过MIP分析了硬化水泥浆体的孔结构。结果表明:当钢铁渣粉取代水泥50%(质量分数,下同)时,三因素对不同龄期胶砂抗压强度的影响规律一致;钢渣粉细度是胶砂流动度的显著性影响因素,但对胶砂抗压强度的影响"不显著";适当降低钢渣粉掺量,提高矿渣粉细度对提高钢铁渣粉的胶凝活性有利,优化的钢铁渣粉参数为钢渣(348m~2/kg)∶矿渣(452m~2/kg)=30%∶70%;与单掺矿渣粉相比,优化的钢铁渣粉砂浆泌水率为0,4d和80d胶砂干缩率分别下降了19.71%和14.43%,同时优化了硬化水泥浆体的孔结构。     

矿渣粉细度分类与优化

利用弱化缓冲算子和曲线拟合的方法研究了矿渣粉比表面积和掺量对掺矿渣粉水泥强度的影响.结果表明:按矿渣粉细度和掺量对水泥强度的影响规律可以把矿渣粉分成3类:粗矿渣粉(比表面积400 m2/kg)、细矿渣粉(比表面积为450~550 m2/kg)和超细矿渣粉(比表面积600 m2/kg).掺这3类矿渣粉水泥各龄期的抗压强度随着矿渣粉掺量增加分别呈现逐渐减小、基本不变和持续提高三种截然不同的趋势.通过对比矿渣粉磨时间和矿渣粉水泥强度比得出矿渣粉比表面积最佳范围是450~500 m2/kg.     

利用钢渣作掺合料及骨料的高强混凝土试验

为提高钢渣的利用率,利用钢渣与矿渣作掺合料、钢渣作骨料制备成钢渣砂替代碎石,制备钢渣高强混凝土。通过正交试验研究了水灰比、砂率、钢渣砂掺量、掺合料掺量 ４种因素对钢渣混凝土工作性能、强度的影响,得出了钢渣混凝土最适宜配合比。采用电通量法研究了最适宜配比钢渣混凝土的氯离子渗透性,其较基准混凝土要好。通过 ＳＥＭ照片对最适宜配合比钢渣混凝土 ３、２８ｄ的微观结构进行了分析,水化产物较基准混凝土密实。钢渣、矿渣等应用到混凝土中不仅具有环保节能的效果,还能改善混凝土的性能,具有良好的经济和社会效益。     

矿渣-钢渣发泡混凝土的制备及反应机理

为了实现高炉矿渣、转炉钢渣的高附加值综合利用,以水淬高炉矿渣和转炉钢渣为主要原料,加入少量的脱硫石膏、石灰和水泥熟料,通过铝粉发气制备发泡混凝土.测试了不同矿渣-钢渣掺量制备的发泡混凝土制品3、7、28 d的抗压强度和容重,并用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了发泡混凝土制品养护过程中的水化产物和微观结构的变化.结果表明,钢渣掺量为30％、矿渣掺量为45％时,两者的协调性比较强,制品的抗压强度达到5.1 MPa,绝干容重为625 kg/m3;该凝胶体系中有钙矾石和C-S-H凝胶协同生成,且转炉钢渣的水硬活性明显低于水淬高炉矿渣.     

锂渣粉对水泥性能的影响

主要研究了不同细度锂渣粉作为掺合料时对胶凝材料需水量、强度以及与外加剂适应性的影响和锂渣作为混合材对水泥物理力学性能的影响。研究结果表明:以不同细度的锂渣粉代替30%水泥,随锂渣粉细度增加,胶凝材料需水量增加,3 d强度大幅降低,28 d强度降低较小,这说明锂渣粉作为掺合料的掺量不宜过大;当外加剂掺量为胶凝材料的5‰、锂渣粉比表面积为901 m2/kg、锂渣粉代替12%水泥时,水泥与外加剂适应性较好。锂渣粉作为混合材掺量在6%以内,水泥的凝结时间正常,安定性合格,28 d强度满足P O42.5要求,早期强度稍低于对照组,但后期强度与对照组相当甚至高于对照组强度。     

花岗岩石粉与矿物掺合料对胶浆氯离子结合性能的影响

以外掺花岗岩石粉的方式,研究机制砂引入的石粉对胶凝材料浆体氯离子结合性能的影响规律,对比研究矿物掺合料(粉煤灰、矿渣粉分别单掺、复掺取代一定量水泥)对浆体氯离子结合性能的影响.通过改变石粉掺量以及矿物掺和料的掺量,研究掺量对浆体氯离子结合性能的影响.结果表明,对于纯水泥胶浆或者复掺粉煤灰和矿粉的胶浆,掺入一定量的花岗岩石粉后,胶浆的氯离子结合总量、化学结合量和物理吸附量均高于未掺石粉的基准样,且复掺粉煤灰和矿渣粉的胶凝材料浆体的氯离子结合性能优于纯水泥浆体.单掺入30%~50%的粉煤灰或矿渣粉均能改善胶浆的氯离子结合性能,且矿渣粉对胶浆氯离子结合性能的改善作用优于粉煤灰.     

熔渣泡沫化的实验研究

对熔渣泡沫化进行了实验研究。实验在实验室小型硅化记上进行,同时在１０００ｋｇ中频感应炉上进行了热模拟实验。测试了熔渣碱度、熔渣中ＣａＦ２含量、发泡剂碳加入量过剩指数等因素对发泡指数的影响,经过对熔渣发泡机理的理论分析,建立了熔渣发泡需气量与熔渣粘度、表面张力的关系。     

A Blended Cement Containing Blast Furnace Slag and Phosphorous Slag

Blended cement comaining blast furnace slag( BFS ) and phosphorous slag( PS) is a new kind of cement. The total content of blended materials could increase if two additives were used. Using the same admixtures , the properties of the blended cement with 70% additives could reach the standard of 525-grade slag cement according to GB. The strength of cement with 80% additives could reach the standard of 425-grade slag cement. The tests of strength, pore structure, hydration products, inhibiting alkali-aggregate reaction, resistance to sulfate corrosion of BFS-PSC were performed.     

滚筒渣与热闷渣基础性能研究

为实现钢渣的高效资源化利用,采用X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、粒径分布、安定性、易磨性等检测方法研究了滚筒法、热闷法处理工艺对钢渣基础性能的影响. 研究表明:滚筒渣和热闷渣的主要化学成分和物相组成相差不大,滚筒渣中硅酸二钙(C₂S)、硅酸三钙(C₃S)和铁酸二钙(C₂F)的质量分数较大,且可以较明显的观察到金属铁粒; 与热闷渣相比,滚筒渣中CaO质量分数较大,而 f-CaO质量分数较少.在2.0 MPa饱和蒸汽下进行压蒸试验发现,在相同粒径范围内,滚筒渣的安定性指数普遍大于热闷渣,安定性优异. 采用水泥试验小磨进行粉磨,得到比表面积随粉磨时间延长的特征曲线. 结果发现,在相同的粉磨时间内,滚筒渣的比表面积均小于热闷渣的比表面积,当粉磨时间超过70 min时,滚筒渣的粉磨效率趋于平缓,而热闷渣继续粉磨到110 min时,比表面积增加15.67%,因此滚筒渣的易磨性较差.粒度筛分与压碎值测定试验结果显示,滚筒渣的粒径大部分集中在3~5 mm,热闷渣主要集中在3~10 mm且粒度分布较均匀; 滚筒渣和热闷渣粗细骨料的压碎值均达到Ⅰ类粗细骨料技术指标,可直接用作粗细骨料.     

矿粉对水泥和混凝土性能的影响

为了探寻矿粉细度及掺入量对水泥和混凝土性能的影响,通过试验测试方法,分析了矿粉和水泥的基本性质,研究了超细矿粉和普通矿粉的掺量对水泥基材料标准稠度、凝结时间、流动度和力学性能的影响.结果表明：普通矿粉使水泥净浆标准稠度需水量下降,而超细矿粉则增加标准稠度需水量,两种矿粉都使水泥净浆凝结时间略微延长.普通矿粉可以改善水泥净浆的流动度,超细矿粉的加入则降低了水泥净浆的流动度.普通矿粉和超细矿粉降低水泥净浆早期（7 d）抗压强度,提高后期（28 d）抗压强度,掺10％～50％的普通矿粉的水泥净浆28 d抗压强度提高2.9％～9.7％,掺入超细矿粉28 d抗压强度提高3.9％～20.1％,普通矿粉和超细矿粉的最佳掺量为10％～30％;两种矿粉替代10％～50％水泥所配制的混凝土的强度得到了明显的提高.     

流渣反应器内含钛高炉渣的流动特性

针对含钛炉渣在流渣反应器中的氧化工艺,采用模型实验方法研究熔渣在反应器内的流动特性与溶质扩散现象.考虑气液两相流动时,由于界面张力和浮力作用,黏性力的影响相对降低,故采用水来代替实际的高温液态高炉渣,通过底部吹入N2,模拟实际反应器内的流动情况.设计并排与错排两种喷吹方式,分别进行了物理水模型实验及数值模拟实验研究.物理水模型实验分别采用高速摄像法观测流场和刺激响应法测传质过程;数值模拟实验分析了不同位置的速度矢量分布和湍动能分布.结果表明错排喷吹方式的反应器内的流动特性好于并排方式.     

碳氮化含钛高炉渣对铁沟捣打料抗氧化性及抗渣性的影响

测定碳氮化处理后含钛高炉渣的熔化特性,并研究在高炉铁沟捣打料中加入碳氮化含钛高炉渣后对材料抗氧化性及抗渣性的影响。结果表明,含钛高炉渣经碳氮化处理后,渣中主要的矿物相为氮化钛或碳氮化钛和钙镁黄长石或钙铝黄长石,渣中相的组成和含量受还原温度影响较大,随着渣的还原温度升高,还原渣的熔点呈上升趋势;将还原渣引入到高炉铁沟捣打料中,部分或完全替代碳化硅原料,可明显提高捣打料的抗氧化性,最佳的渣加入量为7%,过多将会导致捣打料抗氧化性减弱;因Ti（C,N）具有优良的抗渣性能,碳氮化含钛高炉渣的引入不影响高炉铁沟捣打料的抗渣性。     

高性能混凝土中掺入超细活性矿物掺合料的研究

介绍了矿物掺合料的种类,重点介绍磨细矿渣粉在高性能混凝土中的作用.试验表明,磨细矿渣粉的比表面积大于400 m2/kg时才具有很好的活性,掺入高性能混凝土中,可降低混凝土的水化热,使体积稳定,耐久性提高等.     

含钛高炉渣综合利用研究的进展

简述了综合利用含钛高炉渣的意义，概述了国内外研究取得的成果，讨论了存在的问题．详细地介绍了选择性析出理论和综合利用含钛高炉渣研究的新进展，认为采用选择性析出技术是解决高炉渣综合利用的有效途径。     

水淬高炉矿渣超细粉的应用与制备

系统介绍炼铁高炉水淬矿渣的性能、矿渣微粉在水泥和混凝土中的应用及矿渣微粉制备的设备和工艺流程，为冶金企业水淬高炉矿渣的深层次开发利用提供重要参考。