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。

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。

掺钢渣粉水泥基材料的强度关联性研究

以掺钢渣粉水泥基材料为研究对象,通过试验得到掺不同比例钢渣粉的水泥基材料的抗压及抗折强度,并采用灰关联分析法定量分析钢渣粉掺量与水泥基材料强度间的关联程度。研究结果表明,在钢渣粉掺量≯30%的条件下,钢渣粉掺量与水泥基材料的28 d抗压强度及3 d抗折强度之间的关联性程度最高。

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,研究了掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl∶CaCl2∶CH2COONa=1∶1∶2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(freeze-thaw splitting tensile strength ratio,TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明:聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面黏附作用的改性机理。微观分析表明:掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。

磷酸改性钢渣粉复合氢氧化钙浆体早期水化与微观结构

为探究磷酸改性钢渣粉在碱性水泥环境中早期水化能力的变化,对比研究了未改性与磷酸改性钢渣粉复合氢氧化钙浆体的水化热、水化产物与微观结构变化。结果表明:相比未改性钢渣粉复合氢氧化钙浆体,磷酸改性钢渣粉复合氢氧化钙浆体的水化放热峰前移并且放热速率升高,72 h水化放热量提升了16.8%;其在3 d、7 d和28 d时消耗更多的氢氧化钙,产生更多水化产物,导致浆体孔隙率下降。但由于磷酸根对活性硅酸盐矿物水化的延缓作用,磷酸改性钢渣复合氢氧化钙浆体的孔隙率由3 d水化至28 d时的下降程度弱于未改性组。

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250~285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_(e)和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。

碱激发下砒砂岩钢渣粉水泥复合土强度及微观机理

为减少砒砂岩区土壤水土流失,实现钢渣粉和砒砂岩在实际工程中的有效利用,通过无侧限抗压、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、超景深三维显微镜和压汞等试验,探究钢渣粉掺量、碱质量分数对砒砂岩钢渣粉水泥复合土宏观力学性能及细微观结构的影响。研究结果表明:在高温碱激发作用下,钢渣粉水化生成的凝胶和铝铁钙石对复合土的增强作用低于水泥对复合土的增强作用,导致钢渣粉替代水泥掺量增加,复合土的抗压强度降低;碱激发剂增加,可促进钢渣粉水化生成产物增多,更好地起到胶结土颗粒和填充内部孔隙的作用,使复合土表面结构更均匀,内部结构更密实,抗压强度提高,碱质量分数为2%时,效果最佳。研究成果可为砒砂钢渣粉水泥复合土在工程实际应用提供理论依据。

钢渣粉水泥固化淤泥土氯盐侵蚀下力学性能及机理研究

海相淤泥土是一种具有高含水率、低强度等特点的饱和土,且海水中氯盐是海洋工程侵蚀破坏的主要因数之一。采用钢渣粉水泥改良海相淤泥土,对其进行不同浓度的氯盐侵蚀试验,研究其在氯盐侵蚀下的宏观物理力学特性及氯离子迁移规律。试验结果表明:随着侵蚀浓度的增加,各试样的质量变化率整体呈上升趋势,各试样的含水量整体呈减少趋势。水泥土试样的无侧限抗压强度随侵蚀浓度的增加大体呈降低趋势,钢渣粉水泥土的强度则呈现先增加后降低的趋势。在相同侵蚀深度下,试样内部的氯离子浓度随着侵蚀浓度的增加而逐渐增加;不同侵蚀浓度下,1倍、3倍和5倍氯盐侵蚀下试样的氯离子浓度随着侵蚀深度的增加而降低。

基于多尺度的含钢渣粉沥青及其混合料性能评价

钢渣用于道路建设是其再生利用的有效方式,为研究钢渣粉代替矿粉后对沥青及沥青混合料性能的影响,通过SEM对钢渣粉和矿粉的微观形貌进行分析,并制备不同粉胶比(0、0.6、0.9、1.2)的钢渣粉和矿粉沥青胶浆,通过三大指标及DSR试验对两种沥青胶浆的常规性能及高温流变性能进行研究,通过高温、低温、水稳定性试验分析含钢渣粉的沥青混合料的路用性能。结果表明,钢渣粉表面纹理粗糙,有着多孔结构,复杂的表面构造使它与沥青的结合能力强于矿粉。两种填料的加入吸附了沥青的轻质油分,使沥青胶浆针入度、延度、相位角降低,软化点、黏度、模量增大,但沥青本身黏弹特性没有发生改变。钢渣粉不仅提高了沥青混合料高温稳定性,同时,因其表面结构增强沥青与填料的黏结性进而增强混合物的抗剥离性,提高了沥青混合料抗水损害。

钢渣粉填料的特性及其对沥青性能的影响

填料的性质直接影响沥青胶浆的性能,对沥青混合料的综合性能起着重要作用。目前,钢渣粉替代石灰岩矿粉用于沥青胶浆填料受到研究者的关注,文章对钢渣粉、石灰岩矿粉开展微观形貌和化学成分分析,并对钢渣粉、石灰岩矿粉沥青胶浆开展常规性能和流变性能研究。得出结论如下:钢渣粉相比石灰岩矿粉,其粉微观形貌具有更丰富的表面纹理,钢渣粉沥青胶浆常规性能和流变性能均优于石灰岩矿粉,并且根据试验结果中的ΔG以及K-B-G指标表明,钢渣粉与沥青的交互作用能力强于石灰岩矿粉。相比石灰岩矿粉,钢渣粉对沥青性能提升效果更显著。

激发剂对钢渣粉水泥土抗压强度影响研究

为合理解决钢渣带来的环境污染问题,选用钢渣粉改良水泥土,通过室内无侧限抗压强度试验确定最佳配合比,制备钢渣粉水泥土。针对钢渣粉活性低、抗压强度增强效果有限等问题,选择氢氧化钠、硅灰、氯化钙3种激发剂掺入钢渣粉水泥土中,研究其强度变化规律。结果表明:不同钢渣粉掺量掺入水泥土后,其强度均得到提高,土样外掺等比例水泥和钢渣粉时,水泥土抗压强度提升效果较好;10%钢渣粉水泥土单掺不同种类激发剂后,强度变化趋势不同,氢氧化钠掺量为0.5%时,抗压强度达到最大值;硅灰掺量为1.5%时,试样强度改善效果明显;随氯化钙掺量增加,试样抗压强度均降低。

不同钢渣粉掺量对混凝土强度和体积安定性的影响研究

为确定钢渣粉作为矿物掺合料在混凝土中应用的安全掺量,文中将钢渣粉按不同的掺量代替水泥进行试验,研究钢渣粉掺量对C40混凝土抗压强度及体积安定性的影响。研究结果表明,C40混凝土的抗压强度会随着钢渣粉掺量的增加而有明显的下降,此外还会增加混凝土芯样试件沸煮后的抗压强度损失率,但当钢渣粉掺量低于30%时,其对混凝土抗压强度的影响较小,且符合GB/T 50344—2019《建筑结构检测技术标准》f-CaO对混凝土质量影响检测方法中的相应要求。