Pitting corrosion resistance of a novel duplex alloy steel in alkali-activated slag extract in the presence of chloride ions

In this study, two types of reinforcing steels(conventional low-carbon steel and a novel duplex alloy steel with Cr and Mo) were exposed to chloride-contaminated extract solutions(ordinary Portland cement(OPC) extract and alkali-activated slag(AAS) extract) to investigate their pitting corrosion resistance. The results confirm that the pitting corrosion resistance of the alloy steel is much higher than that of the low-carbon steel in both extract solutions with various Na Cl concentrations. Moreover, for each type of steel, the AAS extract contributes to a higher pitting corrosion resistance compared with the OPC extract in the presence of chloride ions, likely because of the formation of flocculent precipitates on the steel surface.

干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能优化试验研究

为了优化干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能,试验通过调整粉煤灰的掺量结合碱激发的掺量优化混凝土凝结时间和流动度,并采用正交试验法分析粉煤灰掺量、水玻璃模数、水玻璃掺量和养护方式4种因素对干硬性碱激发钢渣混凝土抗压强度的影响。结果表明,掺入粉煤灰可延长干硬性碱激发混凝土的凝结时间,减小维勃稠度,优化工作性能;干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度受多因素综合影响,影响大小的顺序为:水玻璃掺量>水玻璃模数>养护方式>粉煤灰掺量;当采用2.0模数和20%掺量的水玻璃、替换率为25%粉煤灰优化配合比后,再结合浸水养护2 d,接着自然养护,干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度最高。

加速碳化条件下不同养护制度对碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响

研究了加速碳化环境(CO_(2)浓度为20%)下,标准养护、饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护对CaO+Na_(2)CO_(3)为激发剂的碱矿渣混凝土(CNC)中钢筋锈蚀的影响。结果表明,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护不改变CNC的水化产物,但使其早期水化更加充分,因此平均孔径减小;蒸压养护使CNC水化产物由C-S-H凝胶转化为水榴石与11-?型的托勃莫来石,平均孔径和总孔隙率显著减小。在相同的加速碳化龄期下,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护的CNC碳化深度降低、CNC中钢筋发生高概率锈蚀时间延缓、钢筋失重率下降。与相同养护条件下的普通硅酸盐混凝土相比,标准养护和饱和Ca(OH)_(2)溶液养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力远小于普通硅酸盐混凝土,而蒸压养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力大于普通硅酸盐混凝土。

钢渣对碱激发矿渣早期性能及组成的影响

为研究不同钢渣掺量对钢渣-矿渣碱激发复合材料性能的影响,以钢渣和矿渣作为原料,模数为1.4的水玻璃溶液作为碱激发剂,制备了不同钢渣掺量的矿渣基地质聚合物。通过抗压强度、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、孔结构分析(MIP)、红外光谱分析(FTIR)和场发射扫描电子显微镜与能量色散X射线(SEM-EDS)等检测方法和测试手段对试样进行检测和分析。试验结果表明,钢渣-矿渣基地质聚合物的抗压强度随钢渣掺量的增加先升高而后降低,钢渣的最佳掺量为15%。分析结果表明,当钢渣掺量较低时,钢渣的加入促进了无定形凝胶产物的形成,生成的凝胶产物填充了孔隙,并将其转化为孔径较小的凝胶孔,使得总孔隙率降低,提升了试样的抗压强度。然而,超过最佳钢渣掺量的试样,由于钢渣中存在的MgO与CaO发生了体积膨胀,导致样品产生裂纹从而造成抗压强度下降。

杂散电流与复合离子作用下埋地碱激发矿渣混凝土中钢筋锈蚀研究

沿海地铁等地下工程混凝土在杂散电流与腐蚀离子复合作用下易发生钢筋锈蚀。本文针对普通混凝土和碱激发矿渣混凝土,采用实时应变监测、电化学阻抗测试和微观分析等方法,探究了杂散电流作用下,钢筋在不同腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明,混凝土中钢筋呈点蚀行为,钢筋锈蚀产物的化学组成不受腐蚀离子以及混凝土类型影响。碱激发混凝土钢筋腐蚀速率低于普通混凝土,钢筋脱钝与混凝土锈胀开裂时间相对滞后。随着盐渍土中硫酸根离子增加,钢筋混凝土的锈胀开裂时间和锈胀开裂力呈先增大后减小的趋势,硫酸根离子延缓了氯盐导致的钢筋锈蚀。

钢纤维碱矿渣混凝土梁受弯分形特性试验研究

为研究不同钢纤维掺量对碱矿渣混凝土梁表面裂缝的扩展规律的影响,制作了8根不同钢纤维掺量的碱矿渣混凝土简支梁,测试并描绘试验梁在荷载作用下的裂缝发展、分布情况,并采用分形理论对梁表面裂缝情况进行分析。结果显示:表面裂缝呈现出自相似性,有明显的分形特征,试验梁表面裂缝的分形维数范围在1.291~1.154之间;分形维数与试验荷载间呈线性关系,钢纤维掺量越多,分形维数降低;分形维数和挠度为二次增加关系,随着钢纤维体积掺量的增大,分形维数和跨中挠度关系曲线的上升速率逐步降低。

纳米SiO_(2)协同酸预处理对碱激发钢渣-矿渣泛碱行为的影响研究

为了降低泛碱行为对碱激发钢渣-矿渣材料造成的影响,该文采用硫酸预处理钢渣协同不同掺量纳米二氧化硅的处理方式,研究在不同模数的碱性环境中,纳米SiO_(2)协同酸处理对碱激发钢渣-矿渣材料泛碱行为的影响,同时测定钢渣基复合材料的胶砂强度,采用扫描电子显微镜(SEM)、压汞测试(MIP)对复合体系进行机理分析。结果表明:硫酸预处理钢渣与纳米SiO_(2)对碱激发钢渣-矿渣材料的泛碱行为具有协同改善作用。当水玻璃模数为1时,硫酸预处理钢渣且掺入质量分数为2%的纳米SiO_(2),其微观结构平整,孔结构得到优化,抗压强度最高,泛碱行为得到最大程度改善。

钢渣-粉煤灰固废复合碱激发胶凝材料矿化养护

针对钢渣固废占用资源、污染环境的问题,将钢渣与CO_(2)矿化封存技术相结合可实现工业固废和CO_(2)的资源化利用。通过研究钢渣–粉煤灰复合碱激发胶凝材料在自然和矿化养护条件下,不同CaO和水玻璃掺量、水玻璃模数、矿化养护压力和时长对样品固碳率和抗压强度的影响,发现当添加质量分数15%CaO、4%模数为2.2的水玻璃时,样品的固碳率和抗压强度分别可达7.86%和158 MPa,有最佳综合性能。其中,CaO掺量与样品的固碳率呈正比,当不添加CaO时,固碳率仅0.35%;当CaO掺量升至15%时,固碳率可达7.86%。可见,CaO对固碳率的提升起决定作用。随着矿化养护压力升高,固碳率由4.82%升至7.86%。当矿化养护时间由0.25 h增至1.5 h时,固碳率增幅124%。XRD结果表明,矿化养护28 d后,Ca(OH)_(2)衍射峰消失,方解石含量显著上升,可见Ca(OH)_(2)与CO_(2)发生碳酸化反应,生成大量具有较良好稳定性的方解石,有效实现CO_(2)封存。SEM测试结果表明,矿化养护后样品生成的大量方解石与C-S-H凝胶和粉煤灰玻璃体紧密地附着在一起,利于提高抗压强度。通过压汞测试测定CO_(2)养护前后孔隙分布,相较自然养护,矿化养护后样品的孔隙大幅下降,矿化产物起好填充作用,使样品的强度得到明显提升。结合经济性分析发现矿化钢渣–粉煤灰碱激发胶凝材料有好的综合性能与经济效益。

碱活化钢渣-矿渣再生混凝土基本力学性能研究

以钢渣粉取代率、矿渣粉取代率和再生粗骨料取代率为变量,通过23组试验,对碱活化钢渣-矿渣再生混凝土的28 d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和弹性模量进行测试。试验研究表明:碱活化钢渣-矿渣再生混凝土力学性能的变化规律与碱活化钢渣-矿渣天然骨料混凝土相似;当钢渣粉取代率在30%以下时,对碱活化钢渣-矿渣再生混凝土的各力学性能均有积极作用,最佳取代率为10%;矿渣粉取代率的增加对混凝土力学性能的增长是明显有利的;再生粗骨料对混凝土各力学性能起负面作用,影响程度随取代率的增加而增大。当钢渣粉用作胶凝材料时,可与矿渣粉复合,加入适量的碱性激发剂,配制出力学性能优良的混凝土。

钢渣-矿渣透水混凝土力学性能的试验研究

采用钢渣矿渣复合粉替代硅酸盐水泥,钢渣骨料替代天然骨料制备碱激发钢渣-矿渣透水混凝土(ASSPC),研究不同因素下ASSPC抗压强度的变化规律,结合XRD、TG、FESEM和SEM-EDS表征ASSPC硬化胶凝材料和界面过渡区(ITZ)的微观性能,阐明胶凝材料对ASSPC力学性能发展的作用及影响机理。结果表明,ASSPC具备较高的早期抗压强度,随矿渣-钢渣掺比提高,ASSPC的抗压强度先上升后下降。采用钢渣作为骨料制备透水混凝土,可有效优化ITZ的微观性能,改善ASSPC的力学性能。随着水胶比(0.24~0.32)提高,ASSPC的抗压强度先增大后减小。

钢纤维掺量对碱矿渣混凝土力学性能的影响

为研究钢纤维掺量对碱矿渣混凝土力学性能的影响规律,制作钢纤维碱矿渣混凝土抗压力学性能试验试件共计54个,进行立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量和泊松比试验研究,并对试件内部微裂缝进行定性和定量分析,揭示钢纤维对碱矿渣混凝土的增强增韧机理。结果显示:与钢纤维掺量有关的立方体抗压强度修正公式理论计算值与试验结果吻合良好;一定范围内的钢纤维掺量对该材料的强度、弹性模量和泊松比均有提高作用,过大的掺量会造成混凝土材料内部发生结团现象,界面过渡区增多,降低其力学性能;碱矿渣混凝土配合比下的最佳钢纤维掺量为1.4%。

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。

水玻璃掺量对碱激发矿渣-不锈钢渣水泥抗裂性能的影响

以矿渣和不锈钢渣为前驱体,以氧化钙、碳酸钠和水玻璃为复合激发剂,制备碱矿渣-不锈钢渣水泥(ASL)。固定氧化钙和碳酸钠的碱掺量(氧化钙和碳酸钠反应生成的Na_(2)O与ASL的质量比)为4.0%,研究水玻璃掺量(水玻璃中的Na_(2)O与ASL的质量比,即0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对ASL抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响规律,并计算抗裂性能评价指标A_(cr)(t),用其来表征ASL抗裂性能的优劣。结果表明:随着水玻璃掺量的增加,ASL的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均先降低后升高;抗裂性能评价指标A_(cr)(t)先增大后减小,抗裂性能先增强后减弱;水玻璃掺量为0.5%时,ASL的抗裂性能最优。

高铁钢渣作碱激发剂对过硫磷石膏矿渣凝结硬化性能的影响

磷石膏作为磷化工企业湿法生产磷酸产生的固体废弃物,由于其杂质含量高、晶体结构存在缺陷导致其应用性能远不如其他副产石膏,现已成为我国主要的工业固废之一。为实现磷石膏的低成本化、大掺量化及高性能化应用,本研究基于全固废胶凝材料设计思路,将活性较低的高铁钢渣作为碱激发剂制备过硫磷石膏矿渣水泥,并探究物理、化学活化处理钢渣对胶凝材料凝结硬化的影响。测试结果表明:球磨时间的延长有助于细化大粒径钢渣并分散部分团聚颗粒,提升钢渣各龄期的活性指数,最佳球磨时间为20~40 min。相较于CaO,利用高铁钢渣作为碱激发剂时不利于新拌浆体的早期凝结硬化,但是对后期强度发展具有较好的促进作用,28 d时抗压强度可超过50 MPa。SEM测试结果显示,随着水化的持续进行,基体内生成大量C-(A)-S-H凝胶包裹未反应的石膏,结晶良好的棒状钙矾石填充缝隙和孔洞,进一步提升了基体的密实度。

不锈钢渣掺量对碱矿渣-不锈钢渣砂浆抗裂性能的影响

将不锈钢渣应用于碱激发水泥,对其资源化利用起到了重要作用。采用氧化钙、碳酸钠和水玻璃作为复合激发剂,固定总碱当量为6%(即氧化钙+碳酸钠的碱当量为4%,水玻璃的碱当量为2%),研究不锈钢渣掺量(0%、10%、20%、30%和40%,即不锈钢渣与(矿渣+不锈钢渣)的质量比)对碱矿渣-不锈钢渣砂浆(ASLm)抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过抗裂评价指标A_(cr)(t)来表征ASLm的抗裂性能。研究发现:随着不锈钢渣掺量从0%增加到40%时,ASLm的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变和环向拉应力均降低,抗裂性能先提高后降低;当不锈钢渣掺量为30%时,ASLm的A_(cr)(t)最大,即抗裂性能最优。

基于XRD与FTIR的碱钢渣胶凝材料复合激发机理研究

以Na_2SiO_3、NaOH和Ca(OH)_2制备碱溶液,然后利用碱溶液对钢渣进行活化处理。分别研究Na_2SiO_3用量、NaOH用量和Ca(OH)_2用量对碱钢渣胶凝材料的力学性能影响,获得最优力学性能的碱钢渣胶凝材料。采用XRD,FTIR和SEM对最优力学性能的碱钢渣胶凝材料进行表征。结果表明,当NaOH用量为4.50g、Na2SiO_3用量为11.25g和Ca(OH)_2用量为6.75g时,碱钢渣胶凝材料的力学性能最优。Na_2SiO_3对碱钢渣胶凝材料的7d抗压强度影响显著,NaOH对碱钢渣胶凝材料的3d抗压强度影响显著,Ca(OH)2对碱钢渣胶凝材料的28d抗压强度影响显著。Na_2SiO_3,NaOH和Ca(OH)_2碱性物质的加入促使钢渣形成稳定的C-S-H凝胶与沸石类相。

碱激发钢渣-矿渣加气混凝土的制备研究

分别采用标准养护及蒸汽养护方式,对以钢渣和矿渣为原材料、双氧水为发气剂的碱激发钢渣-矿渣加气混凝土进行养护,研究钢渣掺量、矿渣掺量、水玻璃模数、碱含量、水胶比和碱溶液温度对加气混凝土性能的影响,并利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对加气混凝土的微观结构进行分析.结果表明:碱激发钢渣-矿渣加气混凝土的最佳配合比为钢渣掺量40%,矿渣掺量60%,水玻璃模数1.6,碱含量6%,水胶比0.42,碱溶液温度30℃,双氧水掺量分别为4%及8%;制备的2种制品(B06和B05级)的孔径分布主要为0.3～0.6mm和0.5～1.0mm,宏观孔多为圆形封闭孔;此外,采用不同养护方式的制品水化产物均为C-S-H凝胶和C-S-A-H凝胶,水化产物中没有Ca(OH)_2;当采用蒸汽养护时,B06级制品的物理力学性能均能达到GB 11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》标准规定值.

钢渣用量对碱激发钢渣-矿渣基灌浆材料性能的影响

基于碱激发胶凝材料的原理,以钢渣-矿渣为主要原材料,制备了一种新型绿色灌浆材料。在固定水玻璃模数、碱当量(10%或12%)、水固比、外加剂掺量的条件下,研究了钢渣用量对钢渣-矿渣基灌浆材料流动性、凝结时间、固结强度和干燥收缩等性能的影响。试验结果表明:当碱当量为12%、钢渣用量为30%时,灌浆料的初始流动度最大为290 mm,30 min流动度保留值最小约148 mm;当碱当量为12%、钢渣用量为40%时,灌浆料的凝结时间最短为91 min;当碱当量为10%、钢渣用量为40%时,固结强度最大为54.6 MPa;钢渣用量在30%~70%时,增加钢渣用量能显著改善其干燥收缩性能。

碱钢渣混凝土力学性能及耐久性能的试验研究

掺入一定比例及质量的复合激发剂,通过改变钢渣粉、矿渣粉及水泥等胶凝材料的比例,研究碱激发钢渣混凝土的力学性能及耐久性能,并采用XRD和扫描电镜等测试手段对其微结构进行分析。试验结果表明:在满足配置混凝土工作性能的前提下,钢渣掺量为40%、矿渣掺量为35%、硅灰掺量为5%、水泥掺量仅为20%,得到混凝土的强度等级可达C40,高于设计强度等级C30,且抗碳化性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性等耐久性能优异;微观分析表明,此配合比混凝土的胶凝体系28 d水化产物结构致密,且孔隙较少,后期强度发展较好,胶凝体系与骨料之间结合性较好。

钢渣替换骨料对混凝土的力学性能及耐水性影响

为了更好的将钢渣进行有效利用,研究钢渣替代天然骨料制备钢渣混凝土与普通混凝土的力学性能对比、检验钢渣骨料的碱活性并进一步检验钢渣混凝土的耐水性。试验结果表明:钢渣混凝土的抗压强度总体上在不同水灰比和各养护龄期内均比普通混凝土要高,且钢渣水灰比在0.38时抗压强度最大;两者的抗压强度增长率随着水灰比的减小而减小且在3~7 d、水灰比在0.43时,钢渣混凝土较普通混凝土增幅最快,在7~28 d、水灰比在0.58时,普通混凝土较钢渣混凝土增幅度最快;钢渣经过陈化处理后可以使其碱活性降低,其碱活性整体随着水灰比的减小而减小且水灰比在0.58时碱活性最小;钢渣混凝土具有良好的耐水性,其28 d耐水系数均大于0.85,且水灰比在0.53时耐水性最好。