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.     

钢渣烧结过程的矿物相转变及性能研究

钢渣由于早期活性低，易磨性差，安定性不良，制约了其在水泥混凝土中的大规模利用。本文通过对钢渣进行高温重构，研究了钢渣在不同重构温度下的矿物相转变及易磨性、安定性、活性指数的变化。结果表明：高温可以优化钢渣的矿物相组成，促进难磨相浮氏体(Fe_xO)、RO相的转化，促进钢渣中硅酸二钙(C₂S)向硅酸三钙(C₃S)转变，促进镁铁尖晶石(MgFe₂O₄)的生成；矿物及液相分布均匀，矿物组成良好、边界更清晰的重构钢渣往往表现出更高的强度，试验所用两种钢渣经过1 400℃的高温重构，其28 d活性指数可分别达99.03%和96.52%;钢渣中f-CaO含量随重构温度的升高而显著降低；易磨性则随着重构温度的升高呈先升高后降低的趋势。     

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%.     

电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理

以电炉还原渣为调节组分,探讨其对转炉钢渣的重构机理。采用X射线衍射仪、热重-差示扫描量热仪、扫描电镜等分析重构前后钢渣的物相组成、结构和胶凝性能。结果表明:高温作用下转炉钢渣中部分原有低熔点矿物熔融,为高温重构反应提供了液相环境。掺入的电炉还原渣为转炉钢渣补充了钙离子,并促进转炉钢渣中硅铝惰性组分(黄长石和钙铁(钙镁)辉石等)的解体和活性胶凝矿物硅酸二钙、硅酸三钙和七铝酸十二钙的生成,增加重构钢渣的活性。与掺重构钢渣前相比,28d龄期的水泥净浆掺重构钢渣后抗压强度增加18.0%,重构钢渣水化产物数量提高,水化进程明显加快。     

碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响

钢渣水化活性差，体积安定性不良限制了其作为辅助性胶凝材料的应用，但钢渣具有很好的碳酸化活性。本文在对钢渣进行预处理的过程中通过调整CO₂浓度及碳酸化时间，调控钢渣的碳酸化程度，分析了碳酸化对钢渣微观结构及固碳效果的影响，同时评价了碳酸化钢渣作为辅助性胶凝材料的可行性。结果表明：含30%(质量分数)钢渣的水泥砂浆试块3、28 d抗压强度较未掺钢渣水泥砂浆分别降低了43.2%和30.0%,净浆试块经压蒸试验后由于膨胀过大而溃散；CO₂浓度对钢渣的固碳量有显著的影响，高浓度(体积分数为99.9%)CO₂进行碳化养护3 min时钢渣固碳量就达到了3.67%。钢渣的体积安定性与碳酸化程度呈正相关，而过度碳酸化处理会降低其水化活性，掺加30%(质量分数)碳酸化预处理3、10 min钢渣的砂浆3 d抗压强度较掺加30%原始钢渣的砂浆分别提高了28.3%和15.8%。     

攀钢含钒钢渣制备钢渣复合微粉及在混凝土中的应用

攀钢含钒钢渣游离钙含量高、活性低,处理难度大,利用率低,为减少含钒钢渣对环境的污染,提高钢渣综合利用率,本文利用含钒钢渣制备钢渣复合微粉,并进行混凝土配制试验。结果表明,制备的钢渣复合微粉28天活性指数达到90%以上,配制的混凝土工作性较好,抗压强度满足设计要求。     

蒸压建材生产过程中钢渣安定性处理与活性化利用

钢渣安定性处理过程常常造成胶凝活性的损失。为此，本文利用改性助剂消除钢渣水化过程中产生的氢氧化物并生成胶凝产物，在蒸压建材的生产过程中实现钢渣安定性处理和游离氧化物的活性化利用，并避免单独处置钢渣造成的活性物质损失。研究表明，8%秸秆灰和3%磷酸二氢铵作为复合助剂制备的尾矿-钢渣蒸压试块体积稳定，抗压强度达24.0MPa。通过对蒸压样品游离氧化物消解率、化学结合水量及热重、XRD分析，得出钢渣安定性处理与活性化利用机制：硅质材料与钢渣中f-CaO水化生成的Ca(OH)₂结合迅速生成对体系力学强度有益的水化硅酸钙，避免因大量Ca(OH)₂积累造成体积膨胀；磷酸盐中的NH₄⁺、H₂PO₄^-与f-MgO结合生成磷酸铵镁及其他低溶度积复盐类矿物，进而消除因f-MgO水化生成Mg(OH)₂造成体积膨胀的隐患。试样在180℃蒸压4h后，f-CaO及f-MgO消解率分别可达86.28%、89.73%。本文将为利用钢渣大比例取代水泥和石灰生产蒸压建筑材料提供理论基础，对于提高钢渣利用率、减少碳排放具有重要价值。     

高钙灰、钢渣复合水泥的改性技术

以研究高钙灰活性为主要内容，在本实验体系原材料质量条件下，采用高钙灰与钢渣复配并利用生石灰和磷石膏进行活性激发，使高钙灰掺量达到30％，钢渣掺量达到20％，矿物掺合料取代50％的水泥，胶结材28d抗折、抗压强度分别达到了纯水泥胶结材强度的91％和94％。     

钢渣代替铁粉配料生产优质熟料

以钢渣代替铁粉,并与石灰石、粘土时行3组分配料。实验表明：由于钢渣中C3S等矿物的晶种作用,以及FeO的助熔与降低液相粘度作用,促进熟料矿物的形成,它不仅可以降低液相的出现温度,促进C3S的形成;而且在固相反应阶段,也促进C2S、C3A、C4AF等矿物的形成。工业生产中用钢渣配制生料,可以提高熟料产量36％,熟料28d抗压强度提高10MPa,实现了优质高产,同时又为钢渣处理和利用开辟了一条新的途径。     

钢渣加速碳化制品的耐高温性能研究

为开发钢渣用于高温环境的潜力,最大限度地提高钢渣的综合利用率,通过强度试验、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)等测试手段探讨了钢渣加速碳化制品承受不同高温后的抗压强度、矿物相演变和微观结构。结果表明:钢渣加速碳化制品在200~600 ℃范围内的高温处理下,抗压强度得到提高,在400 ℃时达到最大值,为72.4 MPa,较初始强度提高20.5%,钢渣中硅酸钙在高温下进一步发生水化,其水化产物增强了基质连接。当温度达到800 ℃时,钢渣性能发生劣化,强度降低了90.7%,碳酸钙质量分数由24.1%降低至1.6%,而总质量损失可达19.67%,吸水率大幅度提高,且出现贯通试块的裂缝。钢渣加速碳化制品与普通水泥基材料相比,耐高温性能有所提升,但在800 ℃时并无明显优势。     

钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏三元体系水化硬化特性

为促进大宗化利用钢渣尾泥,以河北迁安的钢渣尾泥为研究对象,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)测试方法,研究了钢渣尾泥在矿渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,经机械粉磨后的钢渣尾泥仍表现出较好的水硬胶凝特性,与普通钢渣-矿渣-脱硫石膏体系相比具有早期强度高的优势,其水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。在水化反应过程中:钢渣尾泥为体系提供碱性环境,促使矿渣中玻璃体解离;矿渣水化不断消耗羟基,进一步促进了钢渣尾泥的水化;脱硫石膏为体系提供大量的Ca²⁺和SO^2-₄,这些离子与体系中的凝胶反应生成AFt。三者相互渗透协同反应推动了水化反应持续进行。     

钢渣对硬化水泥浆体结构形成的影响研究

研究了钢渣对水泥强度及体积膨胀率的影响,采用SEM和EDXA分析了水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水化产物的矿物组成进行了分析研究。研究结果表明,钢渣的掺入会降低水泥净浆的早期抗压强度,但随钢渣水化的进行,掺钢渣的水泥浆体7d以后的强度增长较快,至120d时净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相近。掺钢渣的水泥的体积膨胀率比纯硅酸盐水泥的体积膨胀率大,钢渣水泥的体积膨胀率主要取决于钢渣中的fCaO含量。掺钢渣水泥的主要水化产物组成和形貌与纯硅酸盐水泥无明显差别,所不同的是C-S-H凝胶中有较多的铁相。掺钢渣水泥的水化产物主要有C2SH(C)、AFt和Ca(OH)2。     

高P钢渣微粉缓凝机理研究

试验分析了莱钢钢渣微粉和山东某钢厂高P钢渣微粉的特性,莱钢钢渣中C3S、C2S等活性矿物含量多于高P钢渣,且P含量少于高P钢渣。在此基础上,进行了高P钢渣和莱钢钢渣对钢渣微粉—水泥胶凝材料凝结时间和1d强度的影响试验;重点分析了高P钢渣影响水泥凝结时间和1d强度的原因和机理,即高P钢渣中的可溶性P在硅酸盐水泥早期水化过程中,会随着钢渣中玻璃体的解聚溶出,与钙离子结合生成羟基磷灰石,附着于活性矿物表面,阻碍硅酸盐水泥中C3A、C3S、C2S等活性矿物的正常水化进程。     

碱激发钢渣矿渣复合基层材料的强度特性及微观机制

围绕钢渣再利用、钢渣矿渣复合材料强度提升及微观作用机理这3个问题,从无侧限抗压强度和劈裂强度两个指标分析混合料不同养护龄期下的宏观强度,同时进行XRD、SEM和热重分析等微观试验,探讨了在石灰激发作用下,钢渣矿渣基层材料的水化产物生成和强度变化内在机制。强度试验结果表明:当矿渣掺量在10%(质量分数)以内,石灰与矿渣的质量比在1∶1~1∶2时,混合材料各龄期的无侧限抗压强度和劈裂强度较高。微观试验结果表明:适量Ca(OH)₂能够提高矿渣中SiO₂的水化反应速率,从而提升复合材料早期强度。此外,水化反应生成钙矾石、粉煤灰及钢渣中惰性组分的细料填充作用也是材料早强增长的有利因素。而粉煤灰的火山灰效应和钢渣中C₂S的持续水化反应则有助于复合材料后期强度的提升。     

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。     

高标号钢渣矿渣水泥试验研究

实验结果表明,使用外加剂N(或M)可以大幅度提高钢渣矿渣水泥的强度,3d抗压强度可增加5.0MPa, 28 d抗压强度可提高7.0 MPa,同时,硬石膏或烧石膏在促进水泥水化硬化方面要优于二水石膏。并且在钢渣 矿渣总量达70%的情况下,成功制备出42.5等级的优质水泥。     

以电炉还原渣重构转炉钢渣的胶凝性能

用电炉还原渣在高温重构的转炉钢渣作高活性钢渣胶凝材料,并探讨重构钢渣的水化进程、水化产物和力学性能。试验结果表明：重构钢渣的水化热曲线在水化13-35h都有不同程度的放热峰存在,而未重构钢渣水化72h未见任何放热峰。SEM照片清晰显示相较于未重构铜渣,重构钢渣水化产物数量更多,水化浆体结构更为致密。随着水化龄期的延长,重构钢渣水化XRD图谱中硅酸盐矿物特征峰明显降低,无定形的C—S—H含量提高。重构过程有效改善了钢渣的后期强度,掺重构钢渣水泥的抗压强度的活性指数最高达104．0％。     

风冷高炉渣与水淬高炉渣的水化性能研究

分析了风冷高炉渣和水淬高炉渣的矿物组成和玻璃体含量。在此基础上,对比研究了风冷高炉渣复合体系水泥和水淬高炉渣复合体系水泥的净浆强度、水化产物的矿物相组成和微观形貌。结果表明,风冷高炉渣的主要组成为玻璃体和α'L-C2S,玻璃体含量为83.34%;水淬高炉渣的主要组成为玻璃体,玻璃体含量为96.79%。水化28d时,风冷高炉渣复合体系水泥与水淬高炉渣复合体系水泥相比,净浆抗压强度接近,水化产物的主要矿物相组成无明显差别。     

钢渣水化产物的特性(英文)

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。