钢渣对硅酸盐水泥水化硬化的影响研究

研究了钢渣的掺量对硅酸盐水泥强度的影响,采用SEM和EDXA分析了水泥水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水泥水化产物的矿物组成进行了分析。结果表明,钢渣经细磨后活性有很大提高,当钢渣试样的比表面积为444.5m~2/kg时,其28d强度活性指标可达82.4％;钢渣的掺入会降低水泥的抗压强度,但随钢渣-硅酸盐水泥混合体系水化的全面进行,7d以后龄期的强度增长较快,至120d时混合水泥的净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相差甚小;掺入钢渣后混合水泥水化产物的形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物无明显差别,都有六方片状的Ca(OH)_2,CSH凝胶的形貌也与纯硅酸盐水泥的水化产物类似,所不同的是此种凝胶合有较多的含铁相;掺钢渣的混合水泥的水化产物主要有C_2SH(C)、AFt和Ca(OH)_2,但C_2SH(C)性质的确定还需要继续深入研究。     

钢渣-矿渣复合矿粉对水泥水化的影响

为了促进钢渣的资源化利用,克服纯钢渣粉活性低的缺点,将钢渣粉与矿渣粉按不同比例进行复配,并取代30%的水泥制备净浆。测试各试验组的抗压强度、水化放热速率和放热量,并对硬化浆体进行XRD、SEM和MIP测试。结果表明,当钢渣粉与矿渣粉的质量比例为1∶1时,最有利于提升水泥的抗压强度,而单掺30%钢渣粉的抗压强度最低。水化热测试发现,掺入30%纯钢渣粉的试验组具有最大的水化放热速率和水化放热量。XRD、SEM和MIP测试发现,掺入复合矿粉后生成新的水化产物Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)₃,硬化体更为致密,并且孔隙率和平均孔径均降低。     

钢渣水化产物的特性

用X射线衍射分析、水化热的测量、化学结合水量的测定、孔结构的测定、扫描电镜观察及强度测试研究了钢渣的水化产物的特性。结果表明:钢渣硬化浆体中主要含有水化硅酸钙(C–S–H)凝胶、Ca(OH)2、惰性组分[RO相、铁酸二钙(C2F)和Fe3O4]和未水化的胶凝相[硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)];总体而言,钢渣的水化过程与水泥的水化过程相似;钢渣早期的水化速率远低于水泥,但钢渣后期,尤其是90d之后的水化速率高于水泥的。钢渣水化产生的C–S–H凝胶不具有良好的胶凝性能,凝胶之间的相互黏结也不牢固,因此钢渣砂浆的强度很低。     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

钢渣的冷却和处理方式对水硬活性的影响

分析几种不同钢渣的化学成分和矿物组成，测试钢渣作混合材的水泥凝结时间和物理力学强度，结果表明：热泼法形成的块状钢渣内外部分的矿物成分和活性不同。冷却至室温的钢渣块喷水后，7d抗压强度损失 44.6%，28d抗压强度损失29%，湿热处理的钢渣比空气中冷却的钢渣活性低，湿热处理冷却速度越快，形成的硅酸盐矿物减少，钢渣活性越低。     

磨细石灰石粉对水泥浆体水化特性的影响

通过凝结时间试验、量热分析、TG-DSC分析和XRD分析研究了石灰石粉对水泥水化特性的影响.试验结果表明:石灰石粉能够促进水泥的凝结硬化,改变水泥水化历程,使诱导期缩短,加速期提前;石灰石粉导致新相水化碳铝酸钙的形成,对水泥水化产物产生影响.     

铜渣-水泥复合胶凝材料力学性能研究

铜渣以5%、10%、15%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料.研究铜渣对水泥基胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间、净浆抗压强度、胶砂抗折与抗压强度的影响,并利用XRD、TG/DSC和SEM-EDS技术手段分析掺入铜渣后水泥基胶凝材料物相和微观形貌的变化.研究结果表明:铜渣掺入会使水泥胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,一定程度上提高水泥胶凝材料的抗折、抗压强度;铜渣-水泥胶凝材料的主要水化产物和水泥胶凝材料类似,并有Fe(OH)3/Fe(OH)2凝胶生成.铜渣-水泥复合胶凝材料微观结构较水泥胶凝材料密实.     

丙烯酸钙/镁对水泥水化进程的影响

研究了不同丙烯酸钙/镁配比及掺量、引发剂、促进剂、交联剂掺量对水泥水化进程的影响。通过进行标准稠度需水量、凝结时间、抗压强度测试,找出其对水泥水化进程的规律;利用XRD、水化热、DSC-TG等测试手段分析不同配比及掺量下的丙烯酸钙/镁对水泥水化物相组成的影响。研究结果表明:随着不同配比下的丙烯酸钙/镁掺量的增加,水泥标准稠度需水量是增加的,当掺量较低时,相同掺量的不同配比下丙烯酸钙/镁的标准稠度有一定的差异,但当掺量超过2.5%时,配比对标准稠度需水量的影响不是主要的;丙烯酸钙/镁降低水泥早期强度,但对水泥的后期强度发展有利。由水化热分析出改性水泥试样的放热速率低于空白水泥试样。     

新型化学结合磷酸镁水泥的制备和性能研究

化学结合磷酸镁水泥（MPC）是一种快硬、早强的新型胶凝材料,可用于混凝土结构的快速修补.通过三种不同细度1 700℃重烧氧化镁（M）和工业级KH2P04（P）制备钾基磷酸镁水泥,研究M/P摩尔比、MgO细度、硼砂掺量等因素对磷酸镁水泥凝结时间和力学性能的影响,以XRD和TG-DSC表征磷酸镁水泥的水化产物.实验结果表明,磷酸镁水泥最佳M/P在4～5之间,1d强度最高可达45.6 MPa; MgO粉末细度对磷酸镁水泥的凝结性能影响很大,MgO的细度应控制在2 000 ～3 000 cm2/g之间,符合该细度要求的M2具有最合适的凝结时间和最高的抗压强度;硼砂对磷酸镁水泥有一定缓凝作用,但对磷酸镁水泥早期强度影响很大,24 h后抗压强度几乎无差别.磷酸镁水泥的主要水化产物为MgKPO4·6H2O和水化凝胶,但在凝结较快的M3中有MgKPO4·H2O生成.     

固硫灰对水泥早期水化行为的影响

为了探讨固硫灰作水泥掺和料的水化行为,研究了不同细度固硫灰替代部分水泥时胶凝体系1d水化电阻率和水化放热的变化,分析了不同细度固硫灰对水泥早期水化行为的影响.结果显示:掺入30%的固硫灰后胶凝体系1d水化电阻率增大,并且增大幅度与固硫灰的细度呈正比;掺加固硫灰能够影响水泥的凝结时间,具体表现为掺加原灰延长了水泥的初凝时间,而掺加磨细灰缩短了水泥的初凝时间;掺加固硫灰增大了水泥1d内水化放热量,且掺加磨细灰的早期水化放热量要高于掺加原灰的试样.结果证明磨细灰前期水化速度加快,有利于降低后期膨胀性.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

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.     

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.     

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。     

电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的试验研究

钢渣和矿渣是常见的两种工业废渣,大量堆放且资源化利用困难。以钢渣粉和矿渣粉为基础材料,电石渣粉作为激发剂,可对淤泥质土进行固化处理。通过开展无侧限抗压强度试验,分析固化淤泥质土的强度特性和应力-应变关系,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试,探索电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的作用机理。结果表明,电石渣粉质量掺量为6%时,电石渣-钢渣-矿渣固化淤泥质土无侧限抗压强度最大,28 d固化淤泥质土强度与同龄期水泥土相当,且具有较好的延性。电石渣可以提供碱性环境和大量钙离子,有效激发钢渣和矿渣的水化活性,促进C-S-H凝胶的大量生成,同时促进离子交换和团粒化作用,使固化淤泥质土强度显著提高。     

大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性

通过测试宏观抗压强度,同时采用XRD和TG-DTA技术对大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性进行了研究,研究表明:大掺量矿渣石膏水泥基材料早期强度远低于纯水泥,但其强度发展较快,尤其是7～28 d阶段,28 d强度基本达到42.5 MPa水平,90 d龄期强度除SG-4试件均超过纯水泥水平.试件早期强度随着熟料含量的增加而增长,而后期强度并不遵循这一规律,水化后期主要是矿渣粉中活性Al2O3与活性SiO2参与水化反应,提高了体系抗压强度.SG系列水化产物主要为C-S-H凝胶和AFt,而纯水泥试样有大量Ca(OH)2而几乎无AFt存在.熟料含量对早期水化产物数量影响较大,而对水化产物种类及水化后期产物数量影响不大.     

钢渣粉和粉煤灰对钢渣混凝土力学性能的影响特点

探讨钢渣粉和粉煤灰等量取代水泥后钢渣混凝土的力学属性变化特点和规律。实验对比表明 :与强度等级为 32 .5的纯水泥钢渣混凝土对比 ,掺入钢渣粉的砼强度略有降低 ,但能改善混凝土的和易性。掺入粉煤灰将增大混凝土的粘聚性和可塑性 ,改善混凝土的和易性 ,减小混凝土的膨胀性。     

相变钢渣粗骨料的制备及相变钢渣混凝土性能试验研究

利用真空加热方法,对多孔钢渣粗骨料进行石蜡相变材料的吸附试验,制备多孔相变钢渣粗骨料,采用自制水化热容器进行两种钢渣骨料混凝土放热过程对比.结果表明:吸附相变材料的钢渣骨料具有较低的温升速率,适宜大体积混凝土控温要求;通过钢渣骨料混凝土强度的对比试验及扫描电镜分析,吸附相变材料的钢渣骨料与水泥界面较钢渣骨料混凝土界面弱,实际应用中应对相变钢渣骨料进行偶联剂处理,以保证发挥相变钢渣混凝土控温效应基础上满足大体积混凝土强度要求.