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。     

仿水泥熟料化学组成重构钢渣研究

从化学组成出发,通过理论计算,确定调节材料的种类和掺量,使得重构钢渣的化学成分与水泥熟料接近,模拟熟料煅烧制度对钢渣进行重构.结果表明:当C/S较低时,原钢渣中C3S在重构过程中分解成C2S,RO相部分分解,Fe元素主要以Fe3O4存在,并形成以MgO为主、含有少量FeO的固溶体,液相量少;当C/S较高时,形成晶形良好的C3S和C2S,RO相完全分解,其中的FeO生成C4AF、C2F,MgO主要以MgO晶体存在液相量多,液相以铁铝酸钙为主.由于Al2O3含量低,矿物组成中未见C3A.仿熟料重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.     

转炉钢渣的显微形貌及矿物相

利用扫描电子显微镜的背散射电子像观察了3个钢厂转炉钢渣共80个试样的矿物形貌,用扫描电子显微镜、X射线能谱仪测定了这些矿物中共2613个微区的元素成分,进而用统计分析的方法确定了具有相同形貌特征相的矿物类别,并用X射线衍射分析验证了这些试样中矿物的种类.结果表明:在高碱度钢渣中,硅酸二钙(C2S)呈圆粒状和树叶状,硅酸三钙(C3S)呈六方板状,铁铝钙相和镁铁相呈不规则形貌;主要矿物相为C2S、铁铝钙及镁铁相固溶体,还含有少量的C3S,游离CaO和MgO;铁铝钙相的典型组成是铁铝酸钙,其表达式为Ca2(Al,Fe)2O5,还发现长期以来由于组成未知而被人们定名为RO相的物质成分是镁铁相固溶体,其代表性组成是MgO·2FeO.     

还原铁法重构钢渣及其矿物组成

分别采用直接还原法和熔融还原法对柳钢和宝钢2种钢渣进行了铁还原重构试验，利用 X射线衍射、扫描电子显微镜研究了重构钢渣的矿物组成，并采用水泥胶砂强度试验法测定重构钢渣的活性指数。结果表明：直接还原法可将钢渣中铁氧化物还原成铁珠，尺寸范围为1～50μm，金属铁颗粒均匀分布在各种矿物之间；铁酸钙相、镁蔷薇辉石在重构过程中分解，柳钢钢渣硅酸三钙(C3S)和宝钢钢渣硅酸二钙(C2S)分解，钢渣重构后硅酸钙相组成由原钢渣中Ca/Si摩尔比决定；RO相被还原成金属铁和MgO，原钢渣总铁含量越高，铁还原越彻底。熔融还原法可将钢渣中铁氧化物还原成金属 Fe，在重力作用下渣铁分离，还原率近乎100%；随炉冷却渣矿物组成为钙铝黄长石、镁黄长石、C2S，与硬矿渣相似；水淬渣以玻璃体为主，柳钢和宝钢重构渣玻璃体含量分别为97%和73%，与水淬矿渣组成相近。采用还原铁法所得重构钢渣的活性指数显著提高。     

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。     

钢渣重构组成设计的关键因子

钢渣重构设计缺乏普适的控制参数,研究发现在CaO掺量充足的条件下,重构钢渣的最终矿物组成为C_3S、C_4AF、C_2F、MgO。基于此,提出钢渣重构组成设计的关键因子KHs。采用KHs对2种钢渣进行重构,利用X射线衍射、扫描电子显微镜研究了重构钢渣的矿物组成,采用水泥胶砂强度试验法测定重构钢渣的活性指数。结果表明:理论矿物C4AF被实际产生的Ca2(Al1-pFep)_2O_5取代,P值在0.64~0.7之间,典型组成是Ca_2Al0.67Fe1.33O_5,据此修正了KHs;当KHs≤0.67时,重构钢渣中C_3S尚未形成;0.67KHs1时,重构钢渣主要理论矿物组成包括C_2F、C_6AF_2、C_2S和C_3S四种矿物;KHs≥1时,重构钢渣C_2S理论上全部转化为C3S。KHs为0.91~1.13时,重构钢渣活性指数最低为85%,最高为94%;采用KHs进行钢渣重构组成设计时,可将硅酸率(SM)作为辅助参数。     

转炉钢渣粉磨性能的实验研究

对转炉钢渣粉磨性能进行了实验研究。结果表明，钢渣的易磨性比熟料差，但优于矿渣。在钢渣所合矿物中，硅酸盐矿物易磨，含铁矿物难磨。通过粉后方式，可以将钢渣中具有胶凝活性的矿物选择性分离出来。     

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。     

碱矿渣胶凝体系的水化特性及机理分析

通过测定矿渣胶凝材料体系不同龄期的化学结合水含量,结合SEM分析,研究了碱矿渣胶凝材料的水化特性以及水化产物的微观形貌.结果表明:随着水化时间的增加,水化程度呈现不断增长的趋势,水化时间为1d时,水化程度为40.37％;水化初期,小颗粒形状的凝胶体在矿渣周围形成,凝胶间不断组合生长为C-S-H凝胶,随着水化时间的增加,胶凝体系逐渐致密.水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)、Na/(Si+ Al)的质量比比值趋于稳定,表明碱矿渣-钢渣复合胶凝体系已形成稳定的水化产物.     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。