水泥稳定钢渣碎石混合料性能研究

为确定钢渣替代部分石料应用于道路水稳基层的可行性,采用无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、体积膨胀性和干缩试验等室内试验对水泥稳定钢渣碎石混合料的力学性能、稳定性能和干缩性能进行综合评定。结果表明:水泥稳定钢渣碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量与对照组(不加钢渣)相比均有不同程度的提高;加入钢渣后水泥稳定碎石混合料的干缩系数变小,可减缓水泥稳定钢渣碎石基层的收缩变形;水泥稳定碎石钢渣混合料的浸水膨胀率满足规范要求。该研究成果对提升废弃钢渣在道路工程中的循环利用具有重要价值。

钢渣水泥稳定级配碎石混合料性能评价与应用

为将钢渣水泥稳定级配碎石应用于半刚性基层,分析20%~80%钢渣掺量对水泥稳定碎石力学性能(无侧限抗压强度、弯拉强度、动态回弹模量)、变形特性(干缩变形、温缩变形)、疲劳性能的影响规律,并基于室内研究成果铺筑试验段。结果表明:采用钢渣替代粗集料可增强水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、弯拉强度、动态回弹模量与抗疲劳耐久性能;增大钢渣掺量导致水泥稳定级配碎石温缩、干缩变形增大,以控制最大干缩系数不超过70~85με,以温度在-25~60℃区间内的平均温缩系数不大于12~15με/℃为限制条件,建议最大钢渣掺量为40%~60%;钢渣掺量40%的水泥稳定碎石基层试验段各指标,均满足相关设计、施工规范要求。

矿冶固废基胶结充填料的制备及性能研究

以钢渣、钒钛矿渣为主要原料制备胶结剂,再将其与钒钛铁尾矿制成矿井充填料,通过力学性能、XRD、SEM、FTIR等测试,研究了胶结充填料的性能及胶结剂水化产物的组成和结构。结果表明:当钢渣、钒钛矿渣的质量比为13∶12,胶结剂中钢渣/钒钛矿渣、磷石膏、双氰胺废渣、复合磷酸、水泥熟料的质量比为84∶3.6∶5.4∶4.2∶2.8,充填料胶砂比为1∶4,料浆浓度为80%,减水剂含量为0.178%时,充填料坍落度为214 mm,充填料28 d抗折和抗压强度分别达到4.04 MPa、8.31 MPa,满足GB/T 39489-2020《全尾砂膏体充填技术规范》要求。XRD和SEM分析表明,胶结剂水化产物主要为钙矾石(AFt),磷石膏的存在促进了AFt的形成,而AFt又进一步促进了钒钛矿渣和钢渣中[AlO_(4)]5-和[SiO_(4)]4-沿桥氧的断裂。

钢渣-矿渣复合水泥基材料3D打印性能

为了提高固体废弃物的资源化利用,探究利用钢渣制备3D打印水泥基材料的可行性,研究了钢渣、矿渣的质量比对复合水泥基材料流变特性、可打印性和力学性能的影响规律。结果表明,随着钢渣质量的增加,浆体的流动度和静态屈服应力增大,塑性粘度减小,可挤出性增强,变形率降低,同时抗压强度显著降低。通过Zeta电位测试发现,随着钢渣掺量的增加,Zeta电位绝对值变小,胶体颗粒间引力增大,导致静态屈服应力增大。而随着矿渣掺量的增加,浆体固含量增多,固体颗粒间摩擦加剧,产生了更多絮凝结构和网状结构,提高了浆体的塑性粘度。

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。

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。

钢渣矿渣水泥在干混砌筑砂浆中的应用及性能研究

文中利用钢渣矿渣水泥配置不同强度等级的干混砌筑砂浆并与普通硅酸盐水泥配置的干混砌筑砂浆进行对比试验,研究钢渣矿渣水泥对干混砌筑砂浆凝结时间、保水率、2h稠度损失率及抗压强度的影响规律。结果表明,利用钢渣矿渣水泥替代传统硅酸盐水泥制备的干混砌筑砂浆,满足GB/T 25181-2019《预拌砂浆》中相关性能要求。较普通硅酸盐水泥制备的干混砌筑砂浆,钢渣矿渣水泥砂浆的凝结时间延长1.8~2.2h,2h稠度损失率降低1%~3%,保水率降低0.3%~0.6%,抗压强度提高0.8~1.4MPa。

水泥稳定钢渣碎石基层材料实验研究

采用钢渣替代碎石,设计了5种配比的水泥稳定钢渣碎石混合料。通过力学和抗裂性能实验,得出钢渣和石料的最佳掺配比例。研究表明,使用钢渣代替局部粗骨料可以大幅提高水泥稳定碎石混合料的抗压强度和劈裂强度。干缩系数随钢渣掺量增大呈现减小趋势,掺加钢渣后能够明显减少因失水产生的干缩变形,但钢渣掺量不能过多,否则会导致水泥稳定碎石混合料温度收缩变形增大。经过综合评估,建议采用粗钢细石(粗集料采用钢渣,细集料采用石灰石)的替代组合。

首钢水钢固废基胶凝材料的生产及应用实践

使用高炉水渣;转炉钢渣和脱硫石膏混合粉磨生产的全固废基胶凝材料可替代硅酸盐水泥应用于混凝土道路。不仅为水钢冶金渣固废的消纳提供有效的途径,而且契合国家双碳政策的发展目标,为全固废基胶凝材料的应用拓展奠定了良好的生产基础。生产实践表明:高炉水渣60%;转炉钢渣30%;脱磷石膏10%,全固废凝胶材料的28d抗压强度最高达到37.3 MPa;制备C20级全固废基胶材混凝土,水胶比为0.42,28d强度达到20.2 MPa;全固废基胶材混凝土应用在厂区道路改善方面取得良好的实践成效。

钢渣安定性与活性激发的研究进展

钢渣是炼钢过程中产生的废渣,高碱度钢渣中含有较多的C3S和C2S,因而具有一定的胶凝活性,可用于生产钢渣水泥。但高碱度钢渣中游离氧化钙含量较高,使钢渣水泥的安定性不良。必须对钢渣进行适当的处理,解决其安定性问题,并通过机械或化学的方法激发其活性。本文对钢渣膨胀的诱因与抑制措施、活性激发等问题进行了详细的探讨。

高钢渣掺量和高强度钢渣水泥的研制

钢渣的低水化活性而致钢渣掺量小 ,钢渣水泥强度 ,特别是早期强度低等一直是困扰其应用于水泥生产的难题。采用各原料预先单独粉磨然后混合的工艺 ,成功制备了一种新型钢渣水泥。研究结果显示 :该水泥 3d和 2 8d的抗折强度、抗压强度分别达 6 .8MPa、35 .1MPa和 7.8MPa、5 7.8MPa。各主要原料的配合比为 :w(钢渣 )为 5 0 %～ 5 5 % ,w (矿渣 )为 2 0 %～ 30 % ,w(水泥熟料 )为 10 %～ 2 5 % ,w(石膏 )为 3%～ 5 %。还借助 XRD和 SEM,对其水化及水化产物进行了分析研究。

碳酸化预养护钢渣制备钢渣水泥的性能试验研究

应用碳酸化技术对比表面积287m2/kg的钢渣粗粉进行预养护,从而制备大掺量钢渣水泥,并对其性能进行了试验研究。试验结果表明,碳酸化钢渣的fCaO含量降低,水化活性提高。碳酸化预养护钢渣较未碳酸化的钢渣制备的钢渣水泥强度及安定性有显著提高;钢渣水泥的密度、比表面积、标准稠度用水量和凝结时间等基本物理量与碳酸化钢渣粗粉的掺入量有关;在满足水泥强度和压蒸安定性的条件下,碳酸化钢渣粗粉的掺量可达50%。

钢渣微粉改性水泥基钢渣骨料混凝土的配制及性能

为了推广钢渣在水泥基复合材料中的应用,研究了钢渣微粉和钢渣骨料对水泥基复合材料的影响.结果表明：随着钢渣微粉掺加量的提高,钢渣改性水泥基材料浆体的初凝时间逐渐延长,流动性逐渐增加,抗压和抗折强度逐渐降低;随着钢渣骨料粒径的增加,钢渣改性水泥基混凝土的抗压、抗折强度也呈现增长趋势,并最终确定作为粗骨科的钢渣粒径为13.2 mm与9.5mm,而且两种粒径钢渣骨料的质量比为1∶1时,所配制钢渣改性混凝土的工作性能与力学性能最佳;研究还表明,当粗骨料钢渣块粒径不变时,随着钢渣微粉掺量的增加,所配制钢渣混凝土的抗压、抗折强度呈现降低趋势,并最终确定钢渣改性混凝土中钢渣微粉的最佳掺量范围为10％～20％.

碳酸化预养护钢渣制备大掺量钢渣水泥的研究

应用碳酸化技术对比表面积为287m^2/kg的钢渣粗粉进行预养护,进行制备大掺量钢渣水泥的试验研究。实验结果表明:(1)钢渣粗粉在温度74℃,相对湿度70%～90%,CO_2气体浓度30%～40%的的条件下,碳酸化养护270min后其w(f-CaO)由5.67%降至0.34%;钢渣中的大部分f-CaO转化为CaCO_3晶体,而C_3S及C_2S基本未参与碳酸化反应。(2)由于碳酸化作用,钢渣中Ca的浸析浓度明显降低,钢渣的早期水化速度加快、早期水化活性提高。(3)应用碳酸化预养护后的钢渣粗粉制备的钢渣水泥,钢渣粗粉掺入量可达40%,3 d强度达20.6 MPa,28 d强度达44.7 MPa,并且压蒸安定性良好。

高效减水剂与矿渣-钢渣复合掺合料的适应性研究

为了加快高性能矿渣-钢渣基复合掺合料的开发和应用,本工作研究了萘系减水剂和聚羧酸两类减水剂与钢渣和硅酸盐水泥三种矿粉之间的适应性。研究表明:对于矿渣、钢渣和硅酸盐水泥三种矿粉的单组分净浆,各种减水剂的饱和掺量在0.3%-1.1%之间。萘系高效减水剂掺量过大,胶砂和混凝土离析泌水严重。硬化体的强度显著下降。聚羧酸盐减水剂的突出优势是使净浆、砂浆和混凝土的流动度和稳定性俱佳,但混凝土强度低于掺萘系高效减水剂的混凝土。

钢渣粒度分布对钢渣水泥胶凝性能的影响

为了给钢渣水泥用钢渣粉的颗粒级配优化提供指导,研究了不同研磨时间下钢渣粉的粒度特性以及相应钢渣水泥的胶凝性能,并运用灰色关联分析方法计算了钢渣粉各粒级与钢渣水泥胶砂强度的关联度。结果表明:随着研磨时间的延长,钢渣的比表面积增大,活性增强,从而使钢渣水泥胶砂的抗折强度和抗压强度都得到提高。钢渣粉中小于20μm的颗粒、特别是10～20μm粒级对钢渣水泥胶砂的强度起促进作用,而大于20μm的颗粒对钢渣水泥胶砂的强度起阻碍作用,因此要使钢渣水泥具有更好的胶凝性能,应设法提高-20μm尤其是10～20μm粒级的含量,同时减少+20μm粒级的含量。

钢渣矿渣掺合料对水泥性能的影响

研究了钢渣的掺入量对水泥浆体性能的影响,以及钢渣单掺和钢渣与矿渣复掺对水泥胶砂强度的影响。结果表明:钢渣的掺入可以改善水泥浆体的流动性,凝结时间随钢渣掺量增加而延长。单掺钢渣时,水泥胶砂强度下降明显。钢渣与矿渣复掺会相互激发、相互促进水化,水泥胶砂强度变化不大,且钢渣在复合粉中的比例为20%,替代水泥量为50%时,28 d强度已超过基准样。

常见炉渣水泥复合胶凝材料性能研究综述

矿渣、钢渣是常见炉渣,炉渣作为工业冶炼后的残余产物占据着大量优质的土地资源,严重污染着周边环境。为了解决炉渣的使用问题,一种方法是将经过处理的炉渣掺入到水泥的生产中,代替部分水泥,制成炉渣水泥复合胶凝材料;另一种方法是将炉渣作为碎石掺入到混凝土的制作过程中,但这种效果并不理想。研究表明,炉渣水泥复合胶凝材料几乎与水泥性能相当,展现出了许多优异的性能。这种方法不仅解决了炉渣使用的问题,还减少了因为炉渣堆积和水泥生产带来的环境污染,因此炉渣水泥复合胶凝材料的研究成为了国内外关于水泥研究的热点之一。将从多方面介绍炉渣水泥复合胶凝材料在国内外研究的现状以及未来的发展展望。

矿渣、钢渣基胶凝材料的耐久性研究

以工业废渣为主要原料制备的胶凝材料属低碳生态型胶凝材料。本文对两种矿渣、钢渣基胶凝材料—矿渣基胶凝材料(GBSC)和矿渣-钢渣基胶凝材料(SSC)的耐久性进行了试验研究,考察了长期强度、干燥收缩、抗渗性、抗冻性、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等耐久性因素。结果表明:两种胶凝材料具有优良的耐久性能,尤其在干燥收缩和抗硫酸盐性能方面更具优势,但抗碳化性能不如普通硅酸盐水泥(P.O42.5)。

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。