钢渣-钒钛矿渣基坑回填料的制备及机理

为了推动钢铁冶金废弃物的综合利用,以钢渣、钒钛矿渣为原料替代水泥制备了全固废预拌固化剂,再与黏土制成基坑回填料,采用力学性能测试法、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electronic microscopy,SEM)和能谱分析(energy dispersive spectrometry,EDS)等测试手段,研究了钢渣细度、钢渣掺量及固化剂掺入比对基坑回填料性能的影响,并测试预拌固化剂的稳定性及水化机理。结果表明:当钢渣比表面积为457 m^(2)/kg,料浆浓度(质量分数)为80%,固化剂掺入比(质量分数)为20%,固化剂配比(质量比)为钢渣∶脱硫石膏∶钒钛矿渣=44∶10∶46时,用其制备的基坑回填料力学性能较好,此时固化剂净浆流动度为136 mm且安定性合格,稳定性优于P·O 42.5普通硅酸盐水泥;在固化剂掺入比为7%~25%,掺入占胶结剂总量0.4%PC型聚羧酸型高效减水剂(polycarboxylic acid,PC),基坑回填料28 d抗压强度均大于0.4MPa,最大为4.7 MPa,回填料坍落度大于150mm,满足T/CECS 1037—2022《预拌流态固化土填筑技术标准》指标要求。机理研究可知,固化剂水化后的矿物相为:C_(2)S、C_(3)S、Ca(OH)_(2)、钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和RO相。C_(2)S、C_(3)S和CaSO_(4)等物质随水化的进行逐渐消失,而AFt和C-S-H凝胶晶体含量增加。