早强型钢渣基胶凝材料的制备及其水化机理研究

钢渣是炼钢过程中产生的主要废弃物,具有用途单一、产生量大、污染环境等特点。本文使用钢渣微粉、42.5普通硅酸盐水泥分别与增强剂Ⅰ、增强剂Ⅱ混合制备早强型钢渣基胶凝材料,通过测定原料化学成分、矿物组成,测试胶凝材料的力学性能,分析其热稳定性、微观形貌来揭示胶凝材料的水化机理。研究结果表明:胶凝材料的早期抗压强度大幅提高,后期抗压强度良好;这是因为增强剂能促进Ca(OH)2消耗并提高水化反应速率,Ca(OH)2水解出的OH-能促进钢渣微粉中玻璃体溶出硅酸盐,与Ca^(2+)生成C-S-H凝胶;增强剂含有的硫酸盐能与胶凝材料生成钙矾石AFt,并填充于凝胶孔隙中,增强了材料的密实度。早强型钢渣基胶凝材料的最优配比为钢渣微粉125 g、增强剂Ⅱ用量10 g。研究成果为早强型钢渣基胶凝材料的制备提供了新思路,也可为钢渣综合利用研究提供借鉴。

矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其机理分析

为研究矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其作用机理,通过无侧限抗压强度、直剪等试验,对不同矿渣微粉掺量下的红层填料进行了强度特性分析,并采用X衍射、热重分析、红外光谱、激光粒度、核磁共振和扫描电镜等微观分析方法,围绕矿渣微粉改良土体的作用机理进行了研究。试验结果表明,矿渣微粉对红层填料的力学强度和水稳定性具有较好的改良作用,改良填料的无侧限抗压强度由0.76 MPa逐渐增大至3.10 MPa;黏聚力与内摩擦角也得到了显著提高。通过红外光谱、激光粒度和核磁共振分析发现,改良填料颗粒间Al^(3+)阳离子配位的振动峰增强,降低了黏土矿物的双电层厚度,土颗粒团聚性显著增强,孔隙分布得到优化;通过X射线衍射和热重分析证明了水化产物的生成过程;扫描电镜观测到改良填料的具体作用机理:主要为填充效应和胶凝效应,其胶凝效应包括水化作用和离子交换作用。对微观扫描图的定量化分析进一步表明土体结构复杂程度增大,颗粒粗糙程度及骨架性增强。

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

微硅粉制备充填胶凝材料研究现状

微硅粉是硅钢工业产生的废弃物之一,主要成分为二氧化硅,有较高的潜在胶凝活性。本文对微硅粉的理化性质、微硅粉改性、胶凝活性激发、工程应用等进行了综述。微硅粉作为添加剂广泛应用于混凝土工程中,其产生的C-S-H凝胶能显著改善混凝土的各项性能。使用微硅粉制备对重金属离子具有较强吸附能力的新型充填胶凝材料是微硅粉资源化利用的一条新途径。

水淬锰渣-炉渣-石灰石复合微粉的活性试验

研究了经过物理激发的水淬锰渣微粉和炉渣微粉活性指数,进而确定水淬锰渣、炉渣适宜的比表面积;采用石膏、生石灰、水玻璃3种激发剂对水淬锰渣、炉渣、石灰石复合微粉进行了化学激发试验;探讨单一激发和复合激发对复合微粉的影响。结果表明:物理激发微粉时,水淬锰渣的适宜比表面积为470 m^(2)/kg,炉渣的适宜比表面积为410 m^(2)/kg;化学激发复合微粉时,使用4%的石膏和1%生石灰作为复合激发剂对复合微粉激发效果最佳,7、28 d活性指数达到最高,此时复合微粉7 d活性指数为55.7%,28 d活性指数为78.3%,均满足《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046—2017)中S75等级标准。

钢渣磨细粉对沥青胶浆及混合料性能的影响

为探究钢渣磨细粉(SSFP)对沥青胶浆及其混合料性能的影响,使用粒径小于5 mm的钢渣制备SSFP。以石灰岩矿粉(LP)作为对照,对不同粉胶比(F/A)下SSFP沥青胶浆的性能进行了分析和评价,并探究了SSFP对沥青混合料性能的影响。结果表明:相较于LP,SSFP对沥青胶浆及混合料的高、低温及疲劳性能均有所提升,其中低温性能提升幅度最大,SSFP沥青胶浆的蠕变劲度模量提升了190.57%,SSFP沥青混合料的低温弯曲破坏应变提升了9.93%;增大F/A可提升沥青胶浆的高温性能,但会损伤其疲劳性能和低温性能;SSFP应用于沥青混合料中具备较强的可行性和推广价值。

化学激发对废弃黏土砖粉基胶凝材料的影响研究

以废弃黏土砖粉为研究对象,在机械力激发(球磨35 min)的基础上,采用石灰、硅酸钠、硫酸钠等化学激发,制备高活性的砖粉基胶凝材料,通过XRD、SEM等分析砖粉活性增强的机理。田口试验得出最佳激发剂组合为:5%石灰+12%硅酸钠+15%硫酸钠。微观试验表明,激发剂可以提高试块的整体强度和水化速度,而不影响水化产物的种类。XRD分析表明,添加激发剂的试块水化程度更高,激发效果较好。SEM和EDS分析表明,添加激发剂的试块结构更致密,水化产物主要是C-(A)-S-H凝胶,填充了孔隙。

建筑垃圾再生微粉资源化利用的试验研究

为提高建筑垃圾再生微粉的利用率和附加值,采用碱激发、机械研磨及两种激发方法复合的方式对再生微粉进行活性激发,使用再生微粉替代部分水泥(掺量30%)制备胶砂试块,经标准养护28 d后以抗压强度检测结果评价再生微粉的活性激发效果。结果表明,Ca(OH)_(2)与Na_(2)SO_(3)·9H_(2)O以1∶1的比例混合球磨15 min,激发剂掺量为2.5%,再生微粉活性最好。养护28 d后,与全部使用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料的对照组相比,以Ca(OH)_(2)+Na_(2)SO_(3)·9H_(2)O为激发剂,使用再生微粉取代部分水泥制备的胶砂试块抗压强度仅下降1.82%,与粉煤灰取代部分水泥(掺量30%)的对照组相比,前者抗压强度明显更高。

水力旋流器在中关铁矿尾砂充填中的应用

中关铁矿为地下矿山,采矿方法为阶段空场嗣后充填采矿法。原充填工艺采用全尾砂充填,由于尾砂中细粒级物料占比较大,影响充填体强度,为了提高充填体强度只能增加充填材料使用量,造成了充填作业的成本增加。为提高充填体强度,保证“二步采”采矿安全性,降低充填成本,中关铁矿充填车间在原工艺流程的基础上,通过在立式砂仓的进砂口处增加FX250-GX-B×6旋流器组对尾砂进行分级,提高进入充填砂仓物料的粒度,优化了充填工艺。调试结果表明,在旋流器给料压力为0.09 MPa时可以得到产率较高、粒度较粗的底流尾砂,在给料压力为0.09 MPa的情况下,通过改变充填料浆浓度(最佳为58%)、灰砂比(最佳为1∶4)、充填材料配比(最佳为矿渣微粉:激发粉=55∶45)3个工艺指标,可以提高充填体强度。该设备的成功应用提供了一种通过对尾砂分级、提高底流粒度来提高充填体强度、降低充填材料消耗的可行性办法,在矿山生产中具有推广意义。

复掺矿物掺合料对磷酸镁水泥性能的影响

采用重烧氧化镁、磷酸二氢钾制备磷酸镁水泥,在其中复掺适量的粉煤灰和微碳铬铁粉渣,研究了两种矿物掺合料对磷酸镁水泥工作性能、抗压强度、粘结强度、耐水性能的影响,探究其微观的组分与结构。研究结果表明:掺入矿物掺合料可以有效改善其工作性能,加快磷酸镁水泥早期抗压强度的发展且有利于提高后期强度,增强磷酸镁水泥的粘结强度,同时对MPC材料耐水性的提高起到较大作用。

矿粉掺量对膨胀稳定性浆液性能的影响

为解决普通水泥浆液析水率高、结石体体积收缩的问题,首先,以普通水泥浆液为基础,通过掺加膨润土和外加剂配制出一种膨胀稳定性浆液,进而掺加矿粉等量替代水泥;然后,分析矿粉掺量对浆液析水率、流动度、凝结时间以及结石体抗压强度、膨胀性、抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律;最后,采用XRD和SEM方法分析矿粉对浆液水化产物以及结石体微观结构特征的影响。研究结果表明:掺加矿粉不仅能保证浆液稳定性,而且能有效提高浆液的流动度和胶凝时间,有利于浆液在地层中的注入与扩散;掺加矿粉能够明显提升结石体强度和抗硫酸盐侵蚀能力,且当矿粉掺量比为45%时,提升效果最明显,而结石体自由膨胀率明显下降。随矿粉掺量增大,结石体内钙矾石衍射峰降低且数量减少,表明矿粉不利于结石体膨胀性的发挥;二氧化硅衍射峰随龄期增长而降低,矿粉掺量比为60%时,结石体内仍可见矿粉颗粒,表明矿粉活性随养护龄期增长而逐渐激发,但掺量过大时,矿粉无法完全反应,导致结石体强度增幅减小。掺加矿粉有利于提升膨胀稳定性浆液可注性、强度与抗侵蚀能力,但不利于发挥其膨胀性。

钢渣粉对沥青胶浆性能影响试验研究

为提高钢渣的利用率,本实验探究用钢渣作填料对沥青胶浆性能的影响,采用钢渣粉掺量为0%、25%、50%、75%、100%,取粉胶比1.0,制备沥青胶浆,进行沥青胶浆的针入度、延度、软化点及黏度试验,分析其沥青胶浆性能,寻求钢渣粉替代矿粉的最佳掺量。试验结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,胶浆的针入度、软化点提高,延度有所降低,在钢渣粉替代量为75%时,沥青胶浆的黏度最大,以后随着掺量的增加,黏度有所下降。同普通沥青混合料相比,每吨钢渣粉沥青混合料可以节省58元,这为降低工程造价提供技术保障。

高钛矿渣-微硅粉协同制备多孔陶瓷的孔结构调控

为提升高钛矿渣和微硅粉资源化利用率,以高钛矿渣、微硅粉、氧化铝和氧化镁为原料,通过高温固相法制备多孔陶瓷,研究了高钛矿渣掺量及烧成制度对多孔陶瓷的孔结构和物理性能的影响。结果表明:高钛矿渣掺量(质量分数)从25%增加到40%,孔隙率从72.6%下降到33.2%;烧成温度从1200℃升至1310℃,孔隙率从5.0%增加到62.3%;保温时间从30 min升至8 h,孔隙率在60%附近变化,对孔结构调控影响相对较小。高钛矿渣掺量为25%、烧成温度为1250℃、保温2 h的多孔陶瓷性能最佳,吸水率为2.13%,体积密度为1.15 g/cm^(3),孔隙率为72.6%。高钛矿渣掺量、烧成温度和保温时间可有效调控多孔陶瓷的孔隙率、体积密度和吸水率,实现对多孔陶瓷的孔结构调控。

超高性能混凝土的工作性及力学性能影响因素研究

研究了矿渣粉掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和水胶比对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,并通过显著性分析探讨了各因素对UHPC性能的影响程度。结果表明:随着矿渣粉掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度均先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度基本呈先增大后减小的趋势;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的扩展度降低,28 d抗压、抗折强度增大;随着水胶比的增加,UHPC的扩展度增大,28 d抗压、抗折强度先增大后减小;钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响程度最大,水胶比对UHPC工作性的影响程度最大;综合考虑工作性和力学性能,自密实UHPC的最佳配合比为矿渣粉掺量20%、硅灰掺量12%、钢纤维掺量2.0%、水胶比0.18。

某钢厂年产120万t高炉水渣微粉项目设计特点探究

系统介绍了某钢厂年产120万t高炉水渣微粉项目的设计特点,具体对该项目的水渣储运系统、水渣立磨系统、成品系统、烟气系统进行描述说明,并介绍了其核心设备选型和技术特点。

沿海地区地铁盾构施工注浆材料设计研究

受海水环境影响,常规盾构注浆材料不能完全适用于沿海地区地铁隧道盾构工程施工建设。为研究开发出能够适应海水环境的新型盾构注浆材料,室内利用高炉矿渣粉末(BFSP)替代常见注浆材料中的粉煤灰成分,并对新型BFSP改性盾构注浆材料开展了综合性研究试验。研究发现:(1)海水拌制浆液的流动性强于淡水拌制浆液,凝结时间较短,剪切强度更低。淡/海水拌制浆液的坍落度分别为126 mm、135 mm,初凝时间分别为105 min和91 min,终凝时间分别为195 min和172 min,剪切屈服强度分别为0.36 kPa和0.28 kPa;(2)海水环境下基础盾构注浆浆液(0BFSP)坍落度可为135 mm,随着BFSP掺量的逐渐增大,新型注浆浆液的坍落度逐渐降低,相较于基础盾构注浆浆液分别下降0.74%、2.22%、15.56%、24.44%以及37.04%;(3)BFSP材料的掺入显著的缩短了新型注浆浆液的凝结时间,提高了结石试样的抗压强度;材料掺量对结石体抗折强度的影响较为复杂,养护龄期较长条件下,抗折强度呈现出先增大后减小的变化趋势;(4)当BFSP掺量为20%时新型盾构注浆材料的综合性能最佳,此时其坍落度为123 mm,初凝时间为60 min,终凝时间为109 min,28 d抗压强度为38.82 MPa,28 d抗折强度为4.68 MPa。

钢渣处理的预粉磨终粉磨一体化工艺设计与工程应用

通过对常州京品华环保科技有限公司70万吨/年钢渣二次处理工程钢渣资源化利用工程设计的总结,提出以棒磨机预磨加立磨终粉磨一体化生产钢渣微粉工艺设计,不仅大大提高钢渣资源化利用水平,提高钢渣中铁元素的回收率,而且降低了工程投资和运行费用。

矿渣粉掺量对风积沙混凝土自收缩的影响

为研究胶凝材料对风积沙混凝土早期自收缩性能的影响,采用固定粉煤灰用量,用矿渣粉等量取代水泥用量分析风积沙混凝土早期自收缩的变化规律,进行扫描电镜(SEM)分析其水化机理的研究。得到结论:矿渣粉的掺入明显延缓了风积沙混凝土早期自收缩突变时间,同时掺入适量的矿渣粉可以抑制风积沙混凝土的早期自收缩,其中A1组早期自收缩最小约为基准组A0的46.9%,相对于基准组A0,A1组早期混凝土中有清晰可见的粉煤灰和水泥颗粒未参与水化且其孔隙率适中。

机制砂在C50混凝土中的应用研究

为推动机制砂混凝土在山西的应用研究,采用隧道弃渣制备的机制砂来配置C50混凝土,研究水灰比、砂率、石粉含量对C50机制砂混凝土工作性和抗压强度的影响。研究表明:利用隧道弃渣制备的机制砂可以配制出工作性优良、强度合格的C50混凝土;C50机制砂混凝土对水灰比的变化比较敏感,水灰比建议取值0.32~0.34之间;混凝土中砂率的合适范围在41%~44%;石粉可以改善混凝土的工作性,并且提高抗压强度,其含量不能超过9%。

钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉的活性试验研究

本文首先研究了经物理激发后的低碱度钢渣活性指数,找出低碱度钢渣的适宜粉磨细度;并采用水玻璃、熟石灰、无水石膏三种激发剂对钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉进行了化学激发试验,利用SEM电子显微镜对试样进行了微观结构分析。试验表明:对于低碱度钢渣的适宜物理激发比表面积为400～500m2/g。化学激发复合微粉时,熟石灰和水玻璃-熟石灰-无水石膏复合激发具有较佳的效果,激发后的复合微粉7d和28d活性指数完全满足一级粉的要求。