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。     

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。     

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%.     

钢渣和石灰石粉对混凝土抗碳化性能的影响

为了探讨钢渣和石灰石粉对混凝土抗碳化性能的影响规律和机理,对混凝土的碳化深度、孔溶液的碱度、抗压强度和孔隙率进行了测定.结果显示,单掺钢渣或复掺钢渣与石灰石粉均会对混凝土的抗碳化性能产生不利的影响,其中复掺钢渣与石灰石粉的不利影响相对较小;钢渣和石灰石粉对混凝土硬化浆体孔溶液的碱度影响较小;单掺钢渣或复掺钢渣与石灰石粉均会降低混凝土的密实度,这是造成混凝土抗碳化性能下降的主要原因,其中复掺钢渣与石灰石粉对混凝土密实度的不利影响的程度较小.     

完全不使用天然集料的粉煤灰钢渣混凝土的开发

1　引言利用粉煤灰和炼铁、炼钢的炉渣 (简称钢渣 )作集料开发出粉煤灰钢渣混凝土 (以下简称 FS混凝土 )。这种 FS混凝土虽然目前应用于不需太高强度的上层结构和异型砌块等的无筋混凝土结构物 ,但相信在将来也可用于钢筋混凝土。本文对 FS混凝土的概况作一介绍。2　 FS混凝土的概要钢渣由于在炼钢过程中投入的生石灰、白云石等辅料而在钢渣中残存有游离石灰等 ,经水化反应而有膨胀的性质。因此 ,钢渣对混凝土产生长期的有害影响因而在以往未能被用作集料。可是 ,现在通过将粉煤灰掺合到钢渣中 ,就能抑制其膨胀 ,以致不会对混凝土产生有…     

激发剂对钢渣碳化率的影响研究

钢渣的低活性制约了其有效利用,在钢渣粉中分别掺入磷石膏、Na2CO3和Na2SO4作为激发剂,分别制成试块后测试其抗压强度,并利用XRD、综合热分析进行分析,讨论激发剂种类及其掺量对钢渣碳化的影响。研究结果表明:磷石膏的内掺掺量为2.5%时,可提升钢渣碳化率,其钢渣粉碳化固结体试件强度最大,且每公斤钢渣混合料(磷石膏掺量为2.5%)在经过碳化反应后可碳化并储存155 g的CO2。Na2CO3掺入量为1%时,其钢渣粉净浆试块在碳化后强度达到最大值65.7 MPa,其强度提升了58.7%。Na2SO4掺入量为1%时,试件强度为60.3MPa,其强度提升了45.7%。     

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%。     

CO2压力对钢渣碳化的影响研究*

本课题将钢渣、矿渣以及石灰，在固定的水灰比下搅拌均匀，并在10 MPa的压力下压制成型，放入密闭容器中，通入95%的CO2气体但采用不同的CO2压力进行碳化。实验证明，交替的CO2压力下碳化后的钢渣表面生长着大量簇生的碳酸钙晶体，强度大幅度提高，安定性明显改善。因此，与单一的CO2压力相比，使用交替的CO2压力更有利于碳化。     

钢渣碳化机理研究

通过测定钢渣碳化反应中的温度变化,分析钢渣碳化产物的矿物相,以及测试碳化前后钢渣的热重及孔结构变化,研究钢渣碳化的放热性能和结构组成变化。结果表明:钢渣水化24h累计放热量为30J/g,而钢渣试样碳化1h的累计放热总量达95J/g。碳化后的钢渣试样中有碳酸盐矿物生成,每kg钢渣约可固化储存CO2气体121.8g,并且试样的孔隙率由碳化前的21.76%降至13.34%,抗压强度由碳化前的6.69MPa提高至42.14MPa,且碳化后试样压蒸安定性合格。     

钢渣碳化砖的碱激发-碳化协同效应影响因素

以钢渣为主要原料制备了钢渣碳化砖,分析了其在碱激发条件下的碳化效果影响因素。结果表明,钢渣因含有f-CaO、硅酸二钙等可碳化组分而表现为更高的CO_2吸收量,是适宜的原材料。Na_2CO_3激发能力恰当且可提升碳化效果,是适宜的激发剂。掺用Na_2CO_3时,碳化强度随钢渣用量增加而增大,但钢渣用量达到1 800 kg/m~3时CO_2吸收量显著下降;强度几乎不受钢渣细度影响,CO_2吸收量随钢渣细度增加而增加,但细度超过440 m~2/kg时CO_2吸收量增加变缓;碳化砖的强度随骨料用量增加而增大,但CO_2吸收量变化不明显。占钢渣7%～13%的水用量可使试样具有足够好的碳化效果,但水用量为11%、13%时CO_2吸收量下降。7%水用量时钢渣砖碳化后强度增长20.0 MPa以上,在0.75%Na_2CO_3对钢渣的激发作用并协同碳化作用条件下,可使强度再增长10.0 MPa、CO_2吸收量再增加1%以上;然而当Na_2CO_3用量超过1%,增强作用变弱、CO_2吸收量下降。钢渣碳化砖的适宜配比为:钢渣(比表面积440 m~2/kg)1640 kg/m~3,骨料328 kg/m~3 (占钢渣的20%,下同),水115 kg/m~3 (7%),Na_2CO_3 13.12 kg/m~3 (0.75%)。该配比制备的试样碳化后其抗压强度、CO_2吸收量可分别达到39.2 MPa、9.15%。在碳化过程中生成更多且沉积于孔洞的碳酸钙,获得更致密基体,是碱激发协同碳化增强的主要原因。     

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。     

Residual compressive behavior of alkali‐activated concrete exposed to elevated temperatures

This paper reports the effect of elevated temperature exposures, up to 1200^°C , on the residual compressive strengths of alkali‐activated slag concrete (AASC) activated by sodium silicate and hydrated lime; such temperatures can occur in a fire. The strength performance of AASC in the temperature range of 400–800^°C was similar to ordinary Portland cement concrete and blended slag cement concrete, despite the finding that the AASC did not contain Ca(OH)₂ , which contributes to the strength deterioration at elevated temperatures for Ordinary Portland Cement and blended slag cement concretes. Dilatometry studies showed that the alkali‐activated slag (AAS) paste had significantly higher thermal shrinkage than the other pastes while the basalt aggregate gradually expanded. This led to a higher thermal incompatibility between the AAS paste and aggregate compared with the other concretes. This is likely to be the governing factor behind the strength loss of AASC at elevated temperatures. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

电石渣/生石灰复合脱硫剂脱硫性能研究

为将电石渣有效地应用于半干法烟气脱硫中,对电石渣与生石灰进行不同比例的配比、均化后产生复合脱硫剂。通过对复合产物进行含水质量分数、比表面积的分析,得出摩尔比为1.4∶1—1.6∶1时具有较高的比表面积和3%—5%的含水质量分数。对比生石灰、电石渣与1.6∶1摩尔比产物的粒径分布和扫描电镜图,发现复合脱硫剂粒径分布均匀,结构整齐,无任何团聚现象,且从机理上分析了含水电石渣与生石灰的复合匀化过程。对电石渣、消石灰及各配比复合脱硫产物进行小型脱硫实验研究,结果证实,在1.6∶1的摩尔比下,复合脱硫剂的脱硫性能较好。     

钢渣及电石渣与废弃混凝土固化储存CO_2基本参数研究

对钢渣、电石渣、废弃混凝土等固体废弃物碳酸化固化储存温室气体二氧化碳(CO2)进行研究。实验从固体废弃物颗粒粒径、水分添加量等因素,考察碳酸化固化储存二氧化碳(CO2)的效果,并利用XRD、FTIR和SEM对反应机理进行分析。结果表明,固体废弃物颗粒粒径越小,二氧化碳(CO2)固化效率越高。水分添加量过低或过高均不利于碳酸化反应的进行,适宜的水分添加量为4kg/kg。XRD和FTIR分析表明,固体废弃物中的大量的CH、硅酸三钙(C3S)和氧化钙(CaO)转化为碳酸钙(CaCO3),以达到固化储存二氧化碳(CO2)的效果。SEM实验结果表明,经碳酸化处理后固体废弃物颗粒表面生成颗粒状的晶体物质。电石渣,钢渣及废弃混凝土对二氧化碳(CO2)固化效率分别为81%,76%和49%;每千克电石渣,钢渣及废弃混凝土分别可以固化二氧化碳(CO2)气体0.094kg,0.088kg及0.057kg。     

Properties of concrete pavements prepared with ferrochromium slag as concrete aggregate

This paper presents the results of investigation related to both the properties of the ferrochromium slag and the standard physical and mechanical properties of Portland cement concrete pavements (PCCP) made with this slag as aggregate, according to the relevant Croatian standards. Slag is formed as a liquid at 1700 °C in the manufacture of the high-carbon ferrochromium metal and, by slow cooling in the air, the slag crystallizes to give a stable CaO–MgO–Al₂O₃–silicate product with mechanical properties similar to basalt. With a proper selection of slag as an artificial aggregate, concrete pavements with compressive strengths, wear resistance and specific weight higher than in those from natural (limestone) aggregate in commercial Portland cement, type CEM II/B-S 42.5 (EN 197), can be made. The 28-day compressive strength of the concretes made with original unfractioned slag and with standard limestone as aggregates (w/c=0.64 and 350 kg/m³) reached the values of 57.00 MPa and 36.70 MPa, respectively. Volume stability, high volume mass, good abrasion resistance to wear and crushability make this reinforced slag concrete suitable for wearing courses of concrete pavements for traffic load classes 1 and 2 where carbonate stone material (limestone) mainly does not meet the Standard Technical Requirements for cement concrete slab pavements according to the relevant Croatian standard.     

碳酸化钢渣复合胶凝材料早期水化活性

通过调节初始加水量控制钢渣的碳酸化效果（碳酸化质量增加率）,利用胶砂强度试验法测定碳酸化钢渣的活性指数,以及分析硬化浆体矿物相和微观形貌,研究碳酸化钢渣水泥水化活性。结果表明：随着初始加水量的增加,碳酸化质量增加率先增加后降低;钢渣中的游离氧化钙（f-CaO）含量经碳酸化后,由3．92％降至1．11％;加水量为19％的钢渣经碳酸化后,生成15．95％的CaCO3;碳酸化质量增加率相同时,加水量为11.8％的碳酸化钢渣3、28d活性指数较21％加水量的分别高49％和5％。在初始加水量为19％时,碳酸化钢渣3、28d活性指数为最大值,较未碳酸化钢渣水化活性可提高97％和16％：碳酸化生成的CaC03与水泥中的C3A反应生成水合碳铝酸钙。     

电石渣在循环流化床烟气脱硫中的应用

干法烟气脱硫一般采用生石灰或者熟石灰作为脱硫剂,采用电石渣作为脱硫剂以废制废,有效降低了干法烟气脱硫的运行成本。文中在一台自主开发研制的75 t/h循环流化床烟气脱硫装置上,进行了用电石渣作为脱硫剂的干法烟气脱硫热态试验研究。试验发现,由于电石渣杂质较多、活性差,当电石渣浆液质量分数大于15%时,易造成喷嘴阻塞,影响了脱硫设备的稳定运行。为了兼顾运行成本和脱硫效率,进行了用电石渣和石灰粉混合使用作为脱硫剂的试验研究,当电石渣与石灰混合,其质量比为2∶1,Ca/S摩尔比为1.3时,脱硫效率可达到80%左右。     

基于正交试验的粉煤灰-硅锰渣再生混凝土力学性能研究

为研究固体废弃物取代混凝土原材料的适用性及对混凝土性能的影响,对16组粉煤灰-硅锰渣再生混凝土试块进行正交试验,研究当粉煤灰体积取代胶凝材料、硅锰渣体积取代砂、再生骨料质量取代粗骨料时不同取代量对混凝土坍落度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。结果表明:当粉煤灰取代量为40%(体积分数)时,混凝土坍落度提高率最大,为14.5%,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均降低,降低率分别为7.2%、22.8%;硅锰渣的取代会降低混凝土坍落度,当硅锰渣取代量为80%(体积分数)时,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的降低率最小,分别为0.5%、11.5%;再生骨料的取代会降低混凝土坍落度,当再生骨料取代量为100%(质量分数)时,立方体抗压强度的降低率为1.9%,劈裂抗拉强度的降低率为12.4%。通过优化模型NSGM(1,4)对混凝土立方体抗压强度进行模型预测,模型模拟平均相对误差为0.542%,模型预测平均相对误差为2.727%。     

混凝土基本组分吸收二氧化碳的能力(英文)

研究了利用混凝土产品吸收二氧化碳的可行性。混凝土的3个基本组分:水泥、细沙和骨料,都可被用来作为二氧化碳吸附物以实现储留最大化,另外,可利用高钙钢渣等工业废料生产混凝土骨料。研究发现波特兰水泥2h碳化后吸收14%二氧化碳,碳化后的材料的强度与7d传统养护的强度相当。钢包钢渣细粉能吸收4%～12%二氧化碳,能用来替代河沙。吹氧高炉钢渣对二氧化碳吸收的能力超过12%。由此制成的粗骨料其强度可与石灰岩相比。如果混凝土砌块由这3组分组成,一块20cm×20cm×20cm的标准砌块能吸收1.39kg二氧化碳。二氧化碳在混凝土中的储留是一项经济可行、直接减排的有效技术。     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。