激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响及机理分析

研究了氢氧化钙、石膏、硫酸钠三种激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响,并结合XRD图谱分析了激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料水化产物的影响机理。试验结果表明,三类激发剂中,硫酸钠能更好的激发钢渣-矿粉的活性,当硫酸钠的掺量为1.5%时,3d强度为18.0MPa,7d强度达到22.5MPa,28d强度达到25.8 MPa。XRD分析表明,掺入硫酸钠后,钢渣-矿粉胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、棒柱状AFt晶体及少量的Ca(OH)2晶体,激发剂掺量的不同,水化产物数量不同,合适掺量的激发剂有助于激发体系的水化活性,提高体系的力学性能。     

电解锰渣激发钢渣活性研究

选用电解锰渣激发钢渣,研究电解锰渣的掺量对钢渣活性的影响及钢渣活性激发机理。借助XRD和SEM对钢渣胶凝材料水化产物进行矿物相分析和微观形貌分析;比较不同龄期的钢渣活性指数。研究结果表明当钢渣与电解锰渣复合取代50%水泥时,电解锰渣掺量为14%激发效果最佳,该比例下钢渣胶凝材料7 d的活性指数从54%提高到84%,28 d的活性指数从70%提高到92%,可达到425~#强度等级要求。电解锰渣掺入能够加速钢渣水化产物中C-S-H凝胶、AFt晶体的形成,反应生成的水化产物吸收了、熟料水化过程中释放的Ca(OH)_2,增大了钢渣水化浆体的密实度,从而提高了钢渣的活性。     

石膏与硅灰对钢渣水泥基胶凝材料复合改性效应

以钢渣和水泥为主要原料,加入少量石膏(CaSO4·2H2O)与硅灰,制备钢渣水泥基胶凝材料。探讨了CaSO4·2H2O与硅灰掺量对钢渣水泥基胶凝材料强度的影响,并通过XRD、SEM表征,研究钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明：复掺1% CaSO4·2H2O和4% 硅灰的钢渣水泥基胶凝材料3 d抗压强度较未掺CaSO4·2H2O与硅灰提高了59.0%,28 d抗压强度提高了32.4%;CaSO4·2H2O与硅灰的加入不会影响钢渣水泥基胶凝材料水化产物种类;相同龄期内,加入CaSO4·2H2O与硅灰的钢渣水泥基胶凝材料中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)含量增多,Ca(OH)2晶体含量、晶体尺寸有所减小。     

道路基层复合胶凝材料的性能调控

研究了熟料钢渣粉煤灰磷石膏系道路基层复合胶凝材料的凝结时间、胶砂强度和膨胀性能的调控,分析了其缓凝微膨胀机理.结果表明：磷石膏中的可溶性杂质会与Ca2+和OH-反应,生成难溶物覆盖在胶凝材料颗粒表面,显著延长凝结时间,磷石膏掺量每增加3%,即可延长凝结时间约65min;大掺量磷石膏可为浆体提供充足的SO2-4,保证钙矾石的大量稳定生成,使硬化浆体产生微膨胀;过量磷石膏亦会造成过大的膨胀,破坏硬化浆体结构,通过加入适量钢渣取代粉煤灰,可以促进复合胶凝材料的早期水化,优化孔结构,明显提高道路基层复合胶凝材料的性能.     

转炉钢渣的胶凝性能和活性激发

分析了转炉钢渣的矿物组成和胶凝性能,研究了Na_2SO_4、CaCl_2、NaCl和海水对钢渣浆体和钢渣水泥浆体强度的影响。结果表明,钢渣粉3d的水化放热量仅为P·O 42.5水泥的7.5%,钢渣浆体7d和90d抗压强度只有0MPa和15.1MPa,所以钢渣粉自身水化能力很低,胶凝性很差。Na2SO_4和CaCl_2对于钢渣浆体有一定的激发效果,掺0.9%Na_2SO_4时激发效果最好,浆体3d和90d抗压强度比不掺激发剂的空白组提高了19.1%和8.2%。对于钢渣水泥浆体,掺1.2%CaCl_2的浆体强度最高,浆体3d和90d抗压强度分别比空白组提高了53.6%和16.9%。NaCl和海水对钢渣浆体和钢渣水泥浆体3d强度有明显的激发作用,但会使90d强度出现较明显的倒缩。     

改性拜耳法赤泥对钢渣活性激发的研究

选用改性赤泥和水泥熟料作为激发剂,重点研究改性赤泥掺量对钢渣活性的影响。利用XRD和SEM对水化产物和微观形貌进行分析。研究表明,改性赤泥中的可溶性碱能够促进钢渣中的硅铝质活性矿物溶解,有效的提高了钢渣胶凝材料后期强度。后期强度的提高主要是由于水化产物中生成了絮状的C-S-H凝胶,以及片状的物质,但片状物质之间孔隙较多,导致强度提高不明显。综合考虑力学性能、流动性能,改性赤泥的掺量不宜超过8%。     

镁渣胶凝材料强度影响因素的研究

以镁渣、矿渣、水泥熟料配制镁渣胶凝材料,探讨了镁渣掺量、水泥熟料掺量、物料粉磨工艺、辅助激发剂复掺对镁渣胶凝材料强度(抗压和抗折强度)的影响,分析了镁渣胶凝材料水化产物的矿物组成.结果表明:当镁渣与矿渣掺量相等时,镁渣胶凝材料有较好的强度;镁渣胶凝材料水化较慢,28d后强度还有大幅度的增长;水泥熟料掺量越大,镁渣胶凝材料强度越高;相比先磨后混工艺,先混后磨工艺所制备的镁渣胶凝材料有更好的强度;复掺3种辅助激发剂(水玻璃、硫酸钠、石膏)后,镁渣胶凝材料强度性能达到32.5强度等级复合水泥标准要求.镁渣胶凝材料水化产物主要由C-S-H,Ca(OH)_2和AFt等组成.     

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

脱硫石膏无熟料钢渣基胶凝材料的试验研究

基于正交试验,以钢渣、脱硫石膏为主要原料,并掺入适量矿渣和复掺少量激发剂,探讨了矿渣掺量、激发剂复掺比例和脱硫石膏掺量对无熟料胶凝材料强度、安定性、标准稠度需水量和凝结时间的影响,得到了各矿物组成的最佳配合比设计,并在最佳配合比组成范围内研究了矿物混合料的二次粉磨对胶凝材料的活性的影响。     

减胶剂对水泥混凝土性能及胶凝材料水化作用的影响

通过掺与不掺减胶剂对胶凝材料体系的影响试验,研究了减胶剂对混凝土工作性、强度及耐久性的影响,探明了减胶剂对胶凝材料早期电阻率及水化产物的影响和对不同原材料所配制胶砂的激发效果.结果 表明:掺入0.5％的减胶剂能显著提高混凝土的28 d强度和混凝土的抗碳化性能、抗渗性能,降低混凝土的电通量.在达到相同的混凝土性能标准下,掺加减胶剂能降低混凝土胶凝材料的用量,提高混凝土的经济性;减胶剂除具有分散性外,还能有效激发粉煤灰效果,使水泥早期水化电阻率降低,溶出更多的离子并生成更多的碳铝酸钙等水化产物,进而提高混凝土的各项性能.     

高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究

为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理。结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30%、碱胶比0.56%、碱含量5%、激发剂模数1.0;宜选用CaO含量适中的矿渣,激发剂静置时间应为48 h;影响胶凝材料流动性和力学性能的最主要因素为碱含量;相比于纯矿渣胶凝材料,粉煤灰的掺入使材料表面出现微裂缝,使其强度降低,而碱激发剂的掺入,增强了胶凝材料的密实性,提高了强度。     

钢渣掺量对3D打印地聚物工作性能和早期强度影响

将多种固废协同制备地聚物用于3D打印胶凝材料,可以提高3D打印技术的可持续性,为固废处置提供新型资源化利用途径,但是关于3D打印固废地聚物的工作性能和早期强度有待研究。本文以钢渣、粉煤灰、矿渣粉三种工业固废为原料,以偏硅酸钠为激发剂,“一步法”制备可3D打印的多固废地聚物,测试不同原料配比下地聚物的流动度、凝结时间和早期(7d)抗压强度,分析钢渣掺量和用水量对其工作性能和强度影响,并进行了3D打印初试。结果表明,适当钢渣掺量可缩短凝结时间,早期强度随用水量而增加,改变钢渣掺量可控制3D打印多固废地聚物的工作性能。     

矿渣微粉和石粉对高石粉含量花岗岩石屑砂浆性能影响的试验研究

为探讨水泥+矿渣微粉+石粉复合胶凝材料体系的可行性,采用砂浆进行了不同掺量矿渣微粉和石粉代替水泥的试验研究。研究结果表明:在高石粉含量的石屑砂浆中,随着矿粉掺量增加,砂浆强度呈现先增加后降低的趋势。从28 d砂浆强度不降低的角度考虑,矿粉最大掺量为50%。在水泥+30%(或50%)矿粉的胶凝材料体系中,以适量石粉取代部分水泥对砂浆28 d强度影响不大,石粉取代量以7%左右为宜。对于高石粉含量花岗岩石屑,可采用水泥+矿粉+石粉的复合胶凝材料体系,利用石屑中的部分石粉取代水泥,为解决高石粉含量石屑配制混凝土问题起到了一定的指导作用,同时也达到降低混凝土成本的目的。     

用锰渣制备地质聚合物的研究

地质聚合物是一种新型胶凝材料,由于其形成机理特殊,很多工业固体废弃物都可作为它的主要材料,针对此特点以锰渣和矿渣分别作为地质聚合物的主要原料进行对比试验,通过测试其胶砂试块强度分析不同废渣掺量对两种地质聚合物力学性能影响,利用SEM、XRD等方法分析该类聚合物的反应产物,从而得出用锰渣制备地质聚合物的可行性.试验表明:用锰渣制备地质聚合物,锰渣掺量80%为最佳;制备得到的地质聚合物前期强度发展较快,抗折强度5 MPa以上,抗压强度62.5 MPa以上.     

钢渣用作水泥混合材的试验探究

研究了钢渣与矿粉按1∶2、1∶1、2∶1、1∶0掺合的复合粉分别以25%、35%、50%、60%掺入水泥中,对水泥胶砂力学性能的影响,并采用XRD和SEM分析其水化产物。结果表明:随着钢渣掺量的增加,水泥胶砂强度降低,当钢渣掺量超过30%时,强度降低尤为明显,但所配制水泥的技术指标均符合GB/T 175—2007《通用硅酸盐水泥》的技术要求。较钢渣单掺,钢渣与矿粉复掺有利于水泥强度的发展,但大掺量钢渣(60%以上)造成水泥安定性不良。钢渣掺量控制在25%内可以作为混合材应用于水泥生产中。     

不同钢渣掺量对UHPC性能的影响研究

钢渣作为大宗固体废弃物在建筑材料领域的应用是节能减排的重要途经之一。本文研究了不同钢渣掺量对UHPC工作性、力学性能及收缩性能的影响规律,并通过TG/DTG及SEM分析其水化机理。结果表明,随着钢渣掺量的增加,UHPC的流动度呈不同程度增加,早期抗压强度和抗折强度降低幅度较大,但后期力学性能差距逐渐减小。UHPC的自收缩性能随着钢渣掺量的增加呈降低趋势。钢渣粉掺量占总胶凝材料的18%时,制备的UHPC的工作性能和自收缩性能仍较为优异,水化28d后力学性能增长较快。     

钢渣微粉水化性能研究

将钢渣微粉以不同的掺量掺入水泥中进行砂浆实验与水化热实验,研究钢渣微粉潜在胶凝性的发展。结果表明:钢渣微粉的掺入会降低水泥的胶凝性能,但钢渣微粉水化后期的潜在胶凝性比水泥高。钢渣微粉可以提高砂浆的流动度、折压比,大幅降低水泥的水化热。     

利用电石渣改性固硫灰制备胶凝材料的研究

基于固硫灰自身的火山灰活性和自硬性,提出用钙质激发剂激发固硫灰活性制备固硫灰基胶凝材料。实验研究表明在激发剂的作用下,掺入偏高岭土后胶凝材料强度提高80%以上。用内掺50%偏高岭土的固硫灰,采用电石渣或熟石灰复合水玻璃作为激发剂制备胶凝材料都在体系的碱含量为30%,水玻璃的模数为2.0,养护温度为60℃时强度达到最大,两种激发剂对强度的影响差异不大,而采用电石渣作为激发剂更节约成本,更具优势。     

钢渣矿粉复合掺合料对砂浆性能的影响研究

通过试验,研究了不同掺量钢渣矿粉复合掺合料对砂浆基本性能的影响,对试验原料及方法进行了介绍,结果表明,当复合掺合料中钢渣掺量为50%,复合掺合料替代水泥掺量为30%时,制备的砂浆各项性能与空白基准砂浆接近,且后期力学性能、抗收缩性能有所提高。     

钢渣代砂对砂浆的强度和工作性能的影响

将钢渣晒干破碎后过4．75mm的筛作为细集料取代砂来制备钢渣砂浆,钢渣取代砂的掺量分别为0、20％、40％、60％、80％、100％,对钢渣代砂砂浆的物理力学性能进行了试验研究。试验结果表明：钢渣掺量对新拌砂浆的工作性影响明显,砂浆拌合物的稠度随钢渣掺量的增加呈先增大而减小的趋势,在钢渣掺量为40％时,稠度最大,密度最大,保水性最好。砂浆的弹模和立方体抗压强度随钢渣掺量的增加呈先增大后减小。