水泥和钢渣粉协同固化高含水率疏浚泥的力学性能研究

研究了钢渣粉的掺入方式(内掺、外掺)和掺量(0、5%、10%、15%)对水泥固化高含水率疏浚泥力学性能的影响。结果表明:当水泥掺量一定时,随着钢渣粉外掺量的增加,固化疏浚泥的3、7、14、28、90 d无侧限抗压强度均先增大后减小,14 d峰值应力和峰值应变也呈先增大后减小的趋势,钢渣粉的最佳外掺量为10%;对于纯水泥固化疏浚泥,其变形系数随着水泥掺量的增加而增大,抵抗变形的能力降低;外掺适量钢渣粉降低了固化疏浚泥的变形系数,提高了固化疏浚泥抵抗变形的能力;钢渣粉内掺取代部分水泥降低了固化疏浚泥的无侧限抗压强度,建议钢渣粉采用外掺方式。

碳化养护制备钢渣粉3D打印材料及其性能研究

本工作提出了一种碳化养护钢渣粉3D打印材料的制备方法。以钢渣粉为主要胶凝材料,利用少量普通硅酸盐水泥的高水化活性保证材料打印成型后的初始强度,增强打印材料的可建造性,材料体系中硅灰颗粒的“滚珠效应”改善了打印材料的可挤出性,使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素钠(CMC)作为流变调节组分进一步调控打印材料的流变性能,满足材料打印性能需求。研究了拌合水固比与流变调节组分掺量对钢渣粉3D打印材料流变性能、打印性能与力学强度的影响规律,探究了碳化养护过程中钢渣粉3D打印材料成分变化与微观结构演变。结果表明,当浆料拌合水固比为0.16,PVA与CMC掺量分别为0.2%(质量分数,下同)、0.1%时,钢渣粉3D打印材料具有最佳的打印性能与力学强度,打印样品经12 h碳化养护后抗压强度为64 MPa,碳化养护过程中,大量镁方解石碳化反应产物填充基体孔隙,迅速提高打印材料基体的致密程度,是打印材料力学性能快速发展的主要机理。

钢渣粉对高强混凝土力学性能和耐久性的影响

超细矿渣是制备高强混凝土的优质矿物掺合料,但是超细矿渣水化放热量较大、凝结较快,不利于高强混凝土的强度和耐久性发展。而钢渣粉具有延缓水泥水化、降低水化放热的作用,可以充当“缓凝剂”。通过在高强混凝土中复掺钢渣粉和超细矿渣,研究了钢渣粉对高强混凝土性能的影响。结果表明复掺15%钢渣粉时初凝时间和终凝时间分别比纯水泥组延长53.0%和35.9%。同时早期强度降低,但与超细矿渣复掺后28 d和90 d强度分别为77.3 MPa和84.6 MPa,比对照组高4.3%和8.6%。此外,钢渣粉有效降低了高强混凝土的绝热温升和自收缩率。单掺15%超细矿渣时7 d自收缩率为1189.63×10^(-6),约为纯水泥组的2.5倍;复掺15%钢渣粉时自收缩率为211.62×10^(-6),比纯水泥组降低了52%。复掺钢渣粉的高强混凝土与纯水泥制备的混凝土的抗氯离子渗透性等级均为“低”。

钢渣粉与硅灰复掺水泥基材料的流变、早期水化热与强度

为缓解大量存在且利用率很低的钢渣处理难题,将其研磨成微粉置换水泥,并掺入硅灰形成一种兼顾力学性能、绿色低碳水泥基材料。基于不同配比的复掺水泥基材料体系的流变行为、早期水化热、强度与吸水率试验研究,主要结果如下:钢渣粉颗粒微形貌棱角与片状较少,替代15%水泥时可有效改善基体稠度,略微降低强度,并显著降低早期水化放热(降幅8.8%),有利于控制早期温度裂缝。复掺硅灰可有效降低材料塑性黏度与泵送压力,对需要长距离泵送的大体积混凝土或高性能混凝土,硅灰掺量可控制在5%以内。且硅灰空间填充效应与火山灰反应会增强材料密实性,显著提高强度。综上,复掺15%钢渣粉和5%硅灰的水泥基材料,不仅可以改善泵送性能,提升强度和耐久性,还能降低早期水化放热量,具有良好的工程应用前景。

掺钢渣粉PVA纤维增强水泥基复合材料抗硫酸盐侵蚀性研究

基于钢渣粉的固废再利用,通过掺入不同质量分数的钢渣粉制备PVA-ECC,采用干湿循环加速硫酸盐侵蚀试验、立方体抗压强度试验和轴拉试验,测定分析掺钢渣粉PVA-ECC在Na_(2)SO_(4)溶液(质量分数为5%)中的质量变化、抗压强度、拉伸性能等参数的演变规律,并采用微观扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪进行微观形貌与物相分析,探究钢渣粉掺量对PVA-ECC耐硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:掺钢渣粉PVA-ECC材料中钢渣粉掺量为20%时,质量损失曲线位于基准组以下;低掺量钢渣粉PVA-ECC表现出较好的耐腐蚀性,S20组抗压耐腐蚀系数分别为1.13、1.02、0.96;掺钢渣粉PVA-ECC试件均出现多缝开裂现象,钢渣粉的掺入能在一定程度上提高材料的抗拉强度,S40组最大提高了31.4%;适量钢渣粉的掺入能有效缓解PVA-ECC材料的侵蚀损伤,掺量不超过60%时在研究的龄期范围内材料未出现明显劣化。

钢渣粉对提钛渣胶凝材料中氯离子固化效果的影响机理研究

钢渣粉(SSP)用作掺料可以促进胶凝材料的强度增长,但其对胶凝材料中Cl^(-)固化效果的影响机理尚不明确。基于此,将磨细的SSP加入到提钛渣(TETS)中,制备了CaO-SSP-TETS胶凝材料固化体,探究钢渣粉对固化体中Cl^(-)固化效果的影响机理。保持CaO含量和液固比不变,考查不同钢渣粉与提钛渣质量比、不同养护龄期固化体中Cl^(-)的固化量及固化量增长倍数,采用氯离子快速测定仪、XRD、SEM和EDS分别对固化体浸出液的Cl^(-)浓度、水化反应产物、微观形貌和微区成分进行表征,结果表明:Cl^(-)固化量与提钛渣掺量成正比,Cl^(-)固化量增长倍数随钢渣粉掺量的升高先增大后减小,钢渣粉与提钛渣的质量比为1∶1时,Cl^(-)固化量的增长倍数最高。固化体中新生成物相主要是水铝钙石、方解石和水化硅酸钙,固化体对Cl^(-)的固化主要是水铝钙石对Cl^(-)的化学固化和水化硅酸钙对Cl^(-)的物理吸附。

化学改性钢渣粉的安定性及其浆体的性能研究

为了提高钢渣粉的安定性和力学性能,对原钢渣进行了改性试验。通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、水化量热等表征方法,研究了改性前后钢渣粉矿物组成的变化及改性后钢渣粉复合水泥的水化活性、强度发展和安定性。结果表明,部分CaCO_(3)、Ca(OH)_(2)和钙铁矿与H_(2)SO_(4)反应生成CaSO_(4)。碱活化钢渣的水化放热和钙硅比较低,Ca(OH)_(2)结晶减少,影响了强度的发展。水蒸气加速了f-CaO的水化反应,显著提高复合浆体的后期强度。改性后的钢渣粉促进了原钢渣浆体和活性矿物的水化反应。钢渣浆体经过弱酸、弱碱、强酸、强碱、矿粉和水蒸气改性后,其48 h水化热较原始钢渣浆体分别提升2.50%、-72.62%、81.67%、42.99%和110.63%,醇胺能促进钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)形成,促使结构致密化,但助磨剂改性对浆体的稳定性影响有限。

磨细钢渣粉和矿渣粉复掺对C60高性能混凝土性能的影响

使用磨细钢渣粉和矿渣粉复掺制备C60高性能混凝土,研究磨细钢渣粉和矿渣粉两者复掺或单掺对C60高性能混凝土抗压强度和抗渗性能的影响。试验结果:与单掺磨细钢渣粉相比、与单掺矿渣粉相比,磨细钢渣粉和矿渣粉两者复掺时,其C60高性能混凝土的抗压强度和抗渗性能最佳,单掺矿渣粉的次之,单掺磨细钢渣粉的最差。

钢渣粉-玄武岩纤维对透水混凝土力学及透水性能的影响

为了解决透水混凝土强度较弱、透水性能兼容性较差的问题,在透水混凝土中复掺钢渣粉及短切玄武岩纤维,制备出一种透水性能与力学性能俱佳的透水混凝土制品。研究结果表明,当钢渣粉掺量为10%,玄武岩纤维体积掺量为0.10%时,两者对透水混凝土力学性能具有协同提高作用,透水混凝土的韧性及透水性能也得到了一定程度的增强。此时,透水混凝土抗压强度、抗折强度分别达到最大值39.2 MPa、5.0 MPa,透水系数为2.63 mm/s,孔隙率为15.23%,各项性能均满足工程应用要求。

钢渣粉-水泥复合体系水化热及动力学研究

为了研究钢渣粉对水泥水化的影响,通过水化热和水化动力学模拟,研究了钢渣粉掺量及细度对水泥早期水化进程及反应机理的影响。结果表明:与纯水泥相比,细钢渣粉缩短诱导期,粗钢渣粉延长诱导期;细钢渣掺量为15%时,加速期缩短,细钢渣掺量超过15%时,加速期延长;钢渣比表面积增大或掺量增加,第3放热峰提前;总放热量随钢渣掺量增加而降低,随比表面积增大而提高;结晶成核与晶体生长控制加速期,钢渣粉掺入会降低反应阻力,且反应阻力随着钢渣粉掺量的增加,先降低后略微增大;粗钢渣粉-水泥复合体系的反应阻力大于细钢渣粉-水泥复合体系;稳定期反应进程受扩散控制,扩散阻力随着掺量增加先增大后降低;钢渣粉比表面积增大,扩散阻力增大。研究成果为钢渣粉-水泥复合体系水化动力学进一步的研究提供了基础。

钢渣粉沥青胶浆流变特性及其混合料路用性能研究

文章通过电镜扫描(SEM)、X射线荧光分析(XRF)、红外光谱试验分析钢渣粉、石灰岩矿粉的微观特性,并开展钢渣粉沥青胶浆流变特性研究和钢渣粉沥青混合料路用性能试验,得出结论如下:钢渣粉相比石灰岩矿粉微观形貌具备更丰富的纹理特征,有利于提升粘附性能,改善沥青胶浆的性能,钢渣粉掺入沥青后以物理共融为主,有少量的化学反应发生;粉胶比增大,有利于钢渣粉沥青胶浆的高温性能,但低温性能有先增大后减小的过程;钢渣粉替代率在75%时,高低温流变特性综合较佳,100%钢渣粉替代率下沥青胶浆低温性能有所降低:钢渣粉沥青混合料路用性能试验表明75%钢渣粉替代率是较佳水平,验证了沥青胶浆试验结果的正确性。

钢渣粉含量对混凝土性能的影响分析

混凝土材料是由水泥、砂石等多种原材料混合而成,在混凝土原材料配置中适当添加钢渣粉可以改善混凝土的性能。为了进一步发挥钢渣粉在混凝土材料中的应用价值,文章在简单阐述钢渣粉应用方式的基础上,重点针对钢渣粉对混凝土性能的影响进行了探讨,希望为相关工作者提供一定的参考。

钢渣粉颗粒特征对活性粉末混凝土强度的影响

研究了钢渣粉比表面积对含钢渣粉活性粉末混凝土(RPC)抗压强度的影响,运用灰色关联度分析法探讨了钢渣粉颗粒群特征对RPC抗压强度的影响规律.结果表明:钢渣粉的比表面积宜控制在460～550m2/kg之间,同时,应尽量减少或限制粒径大于30μm的钢渣粉颗粒含量,增加粒径为5～30μm,尤其是粒径为5～10μm的钢渣粉颗粒的含量,以优化钢渣粉的颗粒级配,从而提高钢渣粉颗粒群的反应活性、改善含钢渣粉RPC的性能.

钢渣粉性能优化及制备无熟料混凝土的试验研究

为提高固体废弃物综合利用率,通过钢渣分段除铁优化试验和钢渣粉对无熟料混凝土抗压强度影响试验,研究以钢渣-矿渣-脱硫石膏作为胶凝材料制备无熟料全固废混凝土。结果表明,经分段磁选可获得金属铁含量低于0.5%的高性能钢渣粉;当钢渣粉比表面积为640m^2/kg,m(钢渣)∶m(矿渣)=1∶2.5时,无熟料混凝土同时获得较优的3d和28d强度。XRD、TG-DSC、IR和FE-SEM分析表明,在脱硫石膏的激发作用下钢渣和矿渣可以相互促进水化,水化产物以AFt(钙矾石)和C-S-H(水化硅酸钙)凝胶为主。早期钢渣水化促进矿渣的解聚并结合脱硫石膏生成AFt网状结构,随着水化反应的进行胶凝体系生成的C-S-H凝胶充填于AFt网络中使硬化浆体结构致密从而保证强度的增长。

掺钢渣粉混凝土工作性和力学性能研究

钢渣粉作为混凝土的活性掺合料可改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性。针对钢渣粉种类不同、掺量不同的钢渣混凝土工作性、力学性能进行试验研究,探讨钢渣粉对混凝土性能的影响规律。试验表明:钢渣粉和矿渣粉复掺时能够相互活化,提高钢渣混凝土性能。

钢渣粉和粉煤灰对磷酸钾镁水泥抗盐冻性影响

在淡水和Na_2SO_4溶液中进行冻融循环试验,测试和分析掺加钢渣粉或粉煤灰的磷酸钾镁水泥(MKPC)强度、表观形貌、质量损失、线膨胀变形、吸水率、物相组成及微观结构,并将其与纯磷酸钾镁水泥的上述试验结果进行比较,研究掺加钢渣粉或粉煤灰MKPC的抗盐冻性能.结果表明:钢渣粉和粉煤灰均有助于减小MKPC在盐冻中的强度损失和质量损失;适量钢渣粉和粉煤灰掺入可与MgO粉形成良好颗粒级配,提高MKPC硬化体密实度;冻融中硫酸盐的存在可减少钢渣粉中钙离子的溶出,粉煤灰可明显改善MKPC在冻融循环中的线膨胀变形,其惰性SiO_2填充作用及形态效应均有利于提高MKPC的抗盐冻性.

钢渣粉掺合料改良膨胀土特性试验研究

为解钢渣粉掺合材改良膨胀土特性,在膨胀土中掺入不同比例的钢渣粉,制作试块后测定其无荷载膨胀率及无侧限抗压强度。结果表明,随着钢渣粉掺入量的增加,钢渣粉对膨胀土的改良作用愈加明显;膨胀土的膨胀率随钢渣粉掺入量的增加而显著降低,强度随钢渣粉掺入量的增加而增加。这一结果说明钢渣粉对于膨胀土的改良效果明显。结合试验数据,从理论上分析了钢渣粉改良膨胀土的作用机理,为钢渣粉在膨胀土中的应用提供了试验和理论依据。

钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响

钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49%提高到5.48%,非蒸发水含量从4.8%提高到10.71%)。含30wt%钢渣粉的复合水泥3 d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7 d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大。钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系。

磨细钢渣粉作水泥高活性混合材料的研究

研究了以首钢钢渣制备水泥高活性混合材，结果表明钢渣粉的活性指数随其预粉磨的比表面积增加而提高。用足够细的磨细钢渣粉可以制成 525普通硅酸盐水泥、 525复合硅酸盐水泥、 425复合硅酸盐水泥和钢渣矿渣水泥。水泥的安定性、凝结时间、标准稠度用水量均符合国家标准。

利用钢渣粉制备干粉砂浆的研究

探讨10％～70％的钢渣掺量对砂浆工作性能、力学性能的影响；研究矿渣粉、纤维素醚对钢渣砂浆性能的影响，并分析其作用机理。研究结果表明，在砂浆中单掺钢渣粉或复掺钢渣粉、矿渣粉均有利于提高其保水性能，但泌水现象仍然存在，若同时掺入0．15％及以上的纤维素醚可有效解决其离析泌水现象；在砂浆中单掺钢渣粉时，随着钢渣粉掺量增加，砂浆强度下降，但同时复掺矿渣粉可显著提高钢渣砂浆的强度，钢渣粉与矿渣粉掺加比例为6：4、复掺掺量不大于30％时的砂浆强度大于空白砂浆，复掺掺量40％时的砂浆强度与空白砂浆持平；掺纤维素醚可大幅提高钢渣砂浆的工作性能，但力学性能有所降低。