纤维掺量对钢渣薄板碳化固结特性的影响研究

钢铁行业CO2排放量大,钢渣等冶金固废资源化利用困难。钢渣碳化材料安定性和耐久性良好,但抗拉强度低、易开裂,限制了其在建筑领域的应用。本文采用钢渣为碳化原料、聚丙烯纤维为增强材料、碳化养护为手段开发制备纤维增强钢渣碳化材料。以钢渣碳化材料抗压强度、抗折强度和碳酸化程度为判断依据,结合热重、压汞法等微观分析方法,研究聚丙烯纤维掺量对钢渣碳化材料力学性能、碳化固结性能的影响规律。研究发现聚丙烯纤维的加入会降低钢渣碳化材料的抗压强度,但适量的纤维掺入对于提高钢渣碳化材料抗折强度是有利的,随着纤维掺量的增加,钢渣碳化材料抗折强度呈现出先不变,后增加,再减小的变化趋势,在纤维掺量为7 kg/m3时达到最大值。此外,聚丙烯纤维的加入会促进钢渣的水化反应,降低钢渣的碳化反应,提高钢渣碳化材料的密度,降低钢渣碳化材料的孔隙率,但会提高碳化反应生成的碳酸钙的热稳定性。本文的研究结果对其它高钙镁含量材料制备碳化纤维薄板提供参考。     

纤维掺量对钢渣薄板碳化固结特性的影响北大核心

钢铁行业CO_(2)排放量大,钢渣等冶金固废资源化利用困难。钢渣碳化材料安定性和耐久性良好,但抗拉强度低、易开裂,限制了其在建筑领域的应用。本文采用钢渣为碳化原料、聚丙烯纤维为增强材料、碳化养护为手段开发制备纤维增强钢渣碳化材料。以钢渣碳化材料抗压强度、抗折强度和碳酸化程度为判断依据,结合热重、压汞法等微观分析方法,研究聚丙烯纤维掺量对钢渣碳化材料力学性能、碳化固结性能的影响规律。结果表明:聚丙烯纤维的加入会降低钢渣碳化材料的抗压强度,但适量的纤维掺入对于提高钢渣碳化材料抗折强度是有利的,随着纤维掺量的增加,钢渣碳化材料抗折强度呈现出先不变,后增加,再减小的变化趋势,在纤维掺量为7 kg/m^(3)时达到最大值。此外,聚丙烯纤维的加入会促进钢渣的水化反应,降低钢渣的碳化反应,提高钢渣碳化材料的密度,降低钢渣碳化材料的孔隙率,但会提高碳化反应生成的碳酸钙的热稳定性。研究结果可为其他高钙镁含量材料制备碳化纤维薄板提供参考。     

钢渣—矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究

为了提高钢渣和矿渣的高附加值利用率以及钢渣在胶凝材料中的掺量,研究了钢渣与矿渣掺量、质量比和胶凝活性激发方式对复合胶凝材料抗折、抗压强度的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化机理。结果表明：钢渣矿渣掺量为80%、钢渣矿渣质量比为5∶5、钢渣粉磨时间为80 min（比表面积为509 m2/kg）时,钢渣—矿渣复合胶凝材料的28 d抗折强度为7.3 MPa、抗压强度为31.3 MPa;选取NaOH、Na2CO3、Na2SO4和水玻璃为激发剂对胶凝材料活性进行激发,只有水玻璃提高了复合胶凝材料的活性,且当水玻璃模数为2、Na2O当量为4%时,其28 d抗折强度为8.4 MPa、抗压强度为43.0 MPa。分析水玻璃激发胶凝材料的水化产物发现：其微观形貌紧实致密,生成的C—S—H凝胶、Ca(OH)2和Aft相互交织,提高了胶凝材料的强度。     

改性钢渣制备水泥的基础性能研究

摘要:以钢渣、铁尾矿为主要原料,将钢渣掺加三种铁尾矿并在高温下熔融,熔融后得到的改性钢渣用于制备钢渣水泥。研究钢渣掺加三种铁尾矿制备的钢渣水泥的凝结时间、安定性、抗折抗压强度等性能。通过物理性能和XRD检测分析三种改性钢渣水泥的各项基础性能。结果表明,此改性钢渣水泥具有良好的物理力学性能。钢渣掺加铁尾矿改性之后能缩短钢渣水泥的初凝时间,有效提高钢渣水泥的早期强度;改性钢渣水泥中f-CaO含量低于2%,钢渣掺加铁尾矿能有效降低f-CaO含量,提高水泥的安定性;抗折抗压强度分别达到P?SS42.5和P?SS32.5R等级。本项目利用当地工业废渣和尾矿研制的改性钢渣复合硅酸盐水泥,铁尾矿掺量达到了10%,对废弃资源进行了有效利用,增加了钢渣的高附加值,减少了环境污染。      

钢渣碎石复合路面基层材料路用性能研究

目前我国钢渣排放量大，利用率低，利用钢渣做路面基层材料可大量减少天然土石料的开采，具有显著的经济、社会效益。将级配差的钢渣与碎石按一定比例掺配组成复合集料，不仅优化了钢渣的级配，还能减少钢渣的水化膨胀对集料体级配积稳定性能的不利影响。利用不同结合料稳定复合集料，以无侧限抗压强度为指标对其配比进行了优化，研究了用粉煤灰直接稳定时和用水泥粉煤灰稳定时的最佳配比。     

碱激发钢渣-矿渣混凝土的性能研究

为研究钢渣对碱激发钢渣矿渣混凝土性能的影响,通过测试不同水胶比及钢渣掺量时碱激发钢渣矿渣混凝土的力学性能和耐久性能,结合SEM微观测试,分析了钢渣与矿渣的相互作用。结果表明,0.40~0.45水胶比对碱激发钢渣矿渣混凝土抗压强度的影响不大,而钢渣掺量显著影响其各龄期抗压强度;钢渣与矿渣质量比为4∶6时混凝土强度达到C60等级,干燥收缩率接近普通混凝土,抗碳化性能较碱矿渣混凝土有一定程度的提高;钢渣与矿渣相互促进水化,形成结构更加密实,有助于强度和耐久性能的提高。     

钢渣对碱激发偏高岭土材料强度影响分析

在水玻璃激发偏高岭土胶凝体系中,加入不同掺量的磨细钢渣,考察不同钢渣掺量对碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度的影响,并对其影响机理进行分析。结果表明:随着钢渣掺量的增大,碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度呈先增大后减小的趋势;当钢渣掺量在5%时,复合材料的7 d抗折强度达到最大值8.59 MPa,相较于空白组提高了10.2%;当钢渣掺量在7.5%时,复合材料的7d抗压强度达到最大值54.81 MPa,相较于空白组提高了20.9%;钢渣中的游离氧化钙与水反应生成氢氧化钙,对偏高岭土有一定的激发效果,进而提高碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的力学强度。     

钢渣基尾砂胶结充填体强度与流变特性研究

针对水泥作为胶结材料会增大充填采矿成本的问题,采用钢渣、矿渣及生石灰作为材料开展钢渣基胶结材料的研究工作,并对钢渣基充填体的强度及流变特性进行了详细分析。研究结果表明:矿渣含量对充填体7 d强度的影响程度高于钢渣含量,而钢渣含量对充填体28 d抗压强度的影响程度大于矿渣含量;钢渣基胶结充填体的抗压强度随着钢渣含量增大总体上表现出先增大后减小的趋势,钢渣含量为30%时,充填体的抗压强度基本达到最大值;在相同的胶结材料含量及料浆浓度下,钢渣基胶结充填体的7 d及28 d抗压强度均明显高于水泥基胶结充填体,充分体现出钢渣基胶结充填体具有更好的力学性能;随着料浆浓度增大,不同灰砂比下钢渣基充填料浆的流变参数均表现出明显增大趋势,但胶结材料的含量变化不会对钢渣基充填材料的屈服应力产生显著影响。结合流变试验可知,钢渣基充填体的料浆浓度可设计为62%～64%,在该浓度范围内的屈服应力未超过200 Pa,料浆体现出了良好的输送性能。     

磨细钢渣掺量对水泥和混凝土性能的影响

通过测定掺加磨细钢渣矿粉的水泥标准稠度需水量、凝结时间、水泥净浆流动度以及硬化水泥的化学结合水量,研究磨细钢渣矿粉对混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗碳化以及孔结构的影响.结果表明,磨细钢渣在不同程度上延缓了水泥的水化,从而导致凝结时间的延长.磨细钢渣具有令人满意的减水效果且与混凝土减水剂有较好的适应性.适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能影响不大,将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能.     

低活性钢渣在地面用水泥基自流平砂浆中的应用研究

低活性钢渣经破碎、筛分和研磨处理后制得钢渣砂和钢渣粉,将钢渣砂和钢渣粉分别作为地面用水泥基自流平砂浆中的细骨料和填料,研究其对水泥基自流平砂浆流动度、耐磨性及抗折抗压强度等性能的影响。研究结果表明:用钢渣砂/钢渣粉制备的水泥基自流平砂浆与用天然石英砂/重钙粉制备的砂浆相比,前者具有后期强度高、耐磨性能好、表面不易粉化及生产成本低等优点,其28 d及3 month的抗压强度最高分别提高了6.4%和24.2%,耐磨性最大提高了48.5%。用钢渣砂和钢渣粉制备的水泥基自流平砂浆的其他各项指标均符合JC/T 985-2005标准规定的技术要求。     

赤泥道路基层材料配制与成型工艺研究

在分析研究拜耳法赤泥理化性能的基础上 ,进行了赤泥道路基层材料的配制与固化试验研究 ,并进行了赤泥道路基层成型工艺试验。试验研究表明 :固化赤泥道路基层强度高 ,2 8天达 5MPa;赤泥用量大 ,达 80 %以上 ;性能优良     

防水剂B和养护温度对铁尾矿三免砖性能的影响

以某细粒低硅铁尾矿和无水泥固化剂为原料,制备免烧免蒸免水泥建材砖（简称“三免砖”）。研究了防水剂B和养护温度对制品抗压强度、耐水性和抗冻性的影响及其机制。试验结果表明:随着防水剂B掺量的增加,制品的干抗压强度和24 h吸水率均下降,饱和抗压强度和软化系数均先升后降;随着初期养护温度的升高,制品的耐水性、抗冻性和各龄期的抗压强度都显著提高。采用XRD和FI-TR分析检测手段进行的机制研究表明：水化硅酸钙胶凝、钙矾石是三免砖的强度黏结相;防水剂B的掺入不会影响强度黏结相构成;提高初期养护温度和使用防水剂能抑制制品内部的碳化反应,并提高制品耐水性能。理论分析结果可以解释养护温度和防水剂B对制品性能的影响,为三免砖制备过程中高效防水剂的筛选及养护条件的优化提供了理论依据。     

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。     

养护对钨尾矿地聚物抗压强度及泛霜的影响

以钨尾矿为主要硅铝原料,添加适量偏高岭土作为铝校正料合成地聚物。研究恒温恒湿标准养护和高温高压条件下蒸压养护这两种方式对地聚物试样抗压强度及泛霜行为的影响,并通过FTIR和SEM对试样的分子构造和微观形貌进行表征。结果表明,总体上在蒸压釜中养护较在标准养护箱中养护更能在短时间内有效提升试样的抗压强度和抑制试样的泛霜行为;试样的泛霜程度与其抗压强度具有一定的相关性,即试样抗压强度越高,则其网络结构越稳定,泛霜程度越低;在标准养护箱和蒸压釜中的适宜养护时间分别是36 h和2 h,所得试样的7 d抗压强度分别可达到75 MPa和86 MPa,在此基础上延长养护时间则会破坏地聚物网络结构的稳定性,使其抗压强度降低,泛霜程度增加。     

铁尾矿路面基层材料力学性能与耐久性能研究

为了探讨铁尾矿大规模资源化利用的新途径,以无侧限抗压试验结果（试件中水泥、碎石、铁尾矿和改性生物酶的质量比为5∶30∶68∶2）为基础,研究了聚丙烯纤维掺量对路面基层材料的力学性能和耐久性能的影响。结果表明,在聚丙烯纤维掺量为1.5 kg/m3的情况下,试件的劈裂抗拉强度达到0.396 MPa,抗弯拉强度达1.641 MPa,抗弯拉强度与无侧限抗压强度之比为0.27,冻融循环和干湿循环情况下的无侧限抗压强度均大于5 MPa,抗冻系数大于0.80,水稳系数大于0.88,试件冲刷率为0.139 g/min,质量损失比为1.92%,各项力学性能、耐久性能均满足高速公路和一级公路的要求,说明铁尾矿作为高速公路路面基层材料的主要成分是可行的。     

煤矸石质固土材料的制备

利用大量排放的工矿业固体废弃物煤矸石,按一定比例掺加矿渣、水泥熟料、消石灰以及石膏,可制备出性能优良、成本低廉的煤矸石质固土材料.试验结果表明,煤矸石质固土材料的各组分含量对固化土的无侧限抗压强度都有较大影响,固化土的强度随着煤矸石与矿渣比的上升而下降;随着消石灰外掺量的增加而上升,并在消石灰掺量为20%时达到最大;石膏外掺量的增加也能有效提高固化土强度,测得其固化土7 d无侧限抗压强度为4.3 MPa,28 d和90 d分别可达5.3MPa和6.55 MPa.     

粉煤灰基地质聚合物发泡材料的性能与微观结构

本研究以循环流化床粉煤灰(CFA)、水玻璃(WG)和氢氧化钠(NaOH)为原料,双氧水(H₂O₂)为化学发泡剂,制备粉煤灰基地质聚合物发泡材料。通过添加掺量(wt)3%～8%的H₂O₂发泡剂,测试发泡材料的发泡倍数、孔径分布、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度等物理和力学性能,研究该体系的发泡驱动力与浆体阻力的平衡点和宏观孔结构对抗压强度的影响。结果表明:掺量(wt)5%是该体系发泡驱动力与浆体阻力的平衡点;当H₂O₂发泡剂掺量(wt)为5%时,发泡倍数、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度分别为4.2倍、255 kg/m3、81.7%和0.65 MPa。不同的孔径分布对抗压强度的影响程度是不同的,其中孔径10～20μm的孔为关键因子,对抗压强度影响最大。     

混凝土高温后抗压强度的影响因素研究

对强度等级分别为C20、C25和C30的硅质骨料和钙质骨料混凝土立方体试块高温后的抗压强度进行了试验,分析了受火温度、冷却方式、骨料类型、静置时间和强度等级等因素对混凝土高温后抗压强度的影响。试验结果表明:随温度的升高混凝土抗压强度总体呈下降趋势,在受热温度较低时,冷却方式对受热后混凝土强度的影响较小,在受热温度较高时,冷却方式对受热后混凝土强度的影响较大;骨料类型对高温后混凝土强度的影响不可忽略,温度低于550℃时,硅质骨料混凝土强度高于钙质骨料,但当超过750 ℃后,硅质骨料混凝土强度迅速降低,温度越高,钙质骨料相对于硅质骨料的耐火优越性表现的越明显;受火灾作用后,混凝土强度值随着时间的推移趋于稳定,在某一静置时间,混凝土强度都会出现最小值;高温后不同强度等级混凝土抗压强度变化趋势相似,高温后抗压强度变化规律受强度等级的影响不能忽略。     

矿渣-脱硫灰基固结剂的尾砂固结效果

为开发利用矿渣和脱硫渣,以矿渣和脱硫灰为主要原料,掺入少量石灰石和活性激发剂后,粉磨制得矿渣脱硫渣基固结剂（矿渣、脱硫灰、石灰石、激发剂的配合比为81∶13∶2.5∶3.5）,并以该固结剂为胶凝材料,以2种不同性质的尾矿为固结对象,对比了固结剂料浆和32.5#水泥料浆的流动度、保水性以及不同养护龄期固结体的无侧限抗压强度。结果表明：固结剂的基本性能指标达到,甚至优于32.5#水泥;固结剂料浆的流动度、保水性均略高于相同条件下的32.5#水泥料浆;提高固结剂的掺量、延长养护时间,其固结体的无侧限抗压强度越高;相同条件下,固结剂固结尾矿的能力明显优于水泥,固结剂掺量为5%时固结体的无侧限抗压强度和水泥掺量为10%的固结体的强度相当。因此,矿渣-脱硫渣基固结剂可以替代32.5#水泥用于尾矿的固结。微观分析表明,随着养护龄期的延长,胶凝材料的水化反应越来越充分,凝胶逐渐充填尾矿颗粒间隙,固结体越来越密实,抗压强度越来越高。     

金矿全尾矿胶结材料及工艺的实验室研究

分别采用普通水泥和高水单浆料为胶结材料对山东某金矿全尾矿进行了胶结对比试验。根据对不同的养护期、料浆浓度及灰砂比下胶结体抗压强度的测定结果,分析了养护期、料浆浓度及灰砂比对各龄期抗压强度影响。结果表明,高水单浆料与水泥相比具有用量少、试块早期强度高的特点,适用于金矿全尾胶结。最后采用方差分析的方法,分析了影响高水单浆料胶结效果的主要影响因素,得出了适宜该金矿全尾矿胶结的工艺参数。