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。

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。

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。

钢渣-矿渣复合微粉的活性试验研究

研究了改变钢渣与矿渣微粉比例以及钢渣微粉比表面积对混合材的机械激发性能,同时考察了自行研制的KYH-8、KYH-9和KYH-10三种激发剂对复合微粉的化学激发,并通过X射线衍射(XRD)、偏光显微(PLM)和电子扫描电镜(SEM)对复合微粉材料进行了结构分析。试验结果表明,复合渣微粉中钢渣的比例越大,钢渣矿渣复合粉的活性越低;钢渣微粉比表面积在400～500 m2/kg时,钢渣微粉细度增加,复合微粉活性有所提高;复合微粉在早期只是填充于水泥石之间,起填充剂的作用,后期逐渐水化;0.01 mol/L KYH-10激发剂对钢渣与矿渣微粉比例为32∶的复合微粉激发效果表现最佳,复合微粉7 d活性指数达到85%以上,28 d活性指数可以达到104%。

不同粉磨方式矿粉颗粒特性的研究

用扫描电镜和激光粒度分析仪研究了球磨和立式磨生产的矿渣微粉的颗粒形貌和颗粒群分布。结果表明,小颗粒矿粉圆度好于大颗粒,球磨矿粉圆度比立式磨矿粉稍好。d50与比表面积有较好的相关性,2种产品均符合RRB分布,其中,立式磨矿粉粒度分布范围较窄。水泥粒度分布与Fuller曲线有较大差异,掺入矿粉可使水泥细颗粒部分向Fuller曲线靠近,但粗颗粒部分又进一步远离Fuller曲线。

掺矿渣微粉和粉煤灰的混凝土性能试验研究

对单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉、矿渣微粉与粉煤灰双掺的混凝土进行了多种配合比的性能试验。结果表明 ,掺粉煤灰可显著降低混凝土的单位用水量 ,改善混凝土拌和物的和易性 ,但同时也使其早期强度降低。掺矿渣微粉虽不能显著降低混凝土的单位用水量 ,但可提高混凝土的强度 ,而且在冻融循环过程中的质量损失也比掺粉煤灰混凝土的小。矿渣微粉与粉煤灰双掺 ,不仅可以改善混凝土拌和物的性能 ,而且可以提高混凝土的早期强度 ,矿渣微粉和粉煤灰双掺可达到优势互补的综合效果。

掺矿渣粉及粉煤灰混凝土微观性能试验研究

采用X射线衍射分析、差示扫描量热法、水银压入测孔法、扫描电子显微镜观查等方法,对单掺矿渣粉、单掺粉煤灰、双掺矿渣粉及粉煤灰的净浆试件的水化产物、孔结构等微观性能进行了试验。结果表明:双掺矿渣粉及粉煤灰与单掺矿渣粉或单掺粉煤灰相比,总孔面积、平均孔径、总孔隙率都得到改善;在早期,掺矿渣粉比掺粉煤灰反应要快;而在后期,粉煤灰的火山灰效应已得到释放,粉煤灰颗粒表面有大量的水化产物生成。

钢渣微粉与矿渣粉对混凝土性能及水化机理的影响研究

在混凝土中分别单掺钢渣微粉、复掺钢渣微粉和矿渣粉,研究了其对混凝土工作性能、力学性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段分析了其对水泥水化影响的机理。实验确定了钢渣微粉、矿渣粉用做混凝土掺合料的最佳掺量:单掺钢渣微粉,其掺量不宜超过15%;钢渣微粉与矿渣粉具有很好的"互补效应",当两者在胶凝材料中的总掺量达到30%,其中钢渣微粉掺量为15%时,能表现出较好的后期强度。

磷渣粉石灰石粉复合掺合料及其混凝土的性能试验

为了研究磷渣粉、石灰石粉复合掺合料(PL掺合料)替代粉煤灰的可行性,测试了磷渣粉和石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰等材料的基本性能,对比分析了其水泥浆体的微观形貌,测试了不同掺合料大坝混凝土的力学、耐久、变形性能。通过PL掺合料混凝土与粉煤灰混凝土的性能对比试验,结果表明PL掺合料在微观结构和宏观性能方面综合优于Ⅱ级粉煤灰,尤其是其长龄期的抗压强度、极限拉伸值等性能;PL掺合料成本低廉,具有较高的技术经济效益和社会效益,在缺乏优质粉煤灰的西南地区,可以替代粉煤灰作为大坝混凝土的掺合料。

特高强复合胶凝材料的稳定性及改性研究

有机硅烷偶联剂能显著改善高强复合胶凝材料的湿敏性。不掺硅烷偶联剂的高强复合胶凝材料在水中浸泡1个月,抗弯强度损失达37.3％,而掺加1.5％的硅烷偶联剂,同样条件下强度损失只有7.8％。这主要是由于硅烷偶联剂能在水泥颗粒表面形成缩合的硅氧烷分子层,并在有机聚合物基体中相互扩散、聚合及耦合成憎水的、相互贯穿的聚合物网状结构所致。

炉渣微粉掺合料对胶凝材料性能的影响研究

工业固体废弃物在一定程度上属于可以重新利用的资源,混凝土矿物掺合料大部分是用工业固体废弃物进行加工磨细制成的,可以改善混凝土性能,替代部分水泥,降低成本。用燃煤电厂的炉渣加工成炉渣微粉掺合料,通过试验研究它对胶凝材料性能的影响规律;结果表明,炉渣微粉虽然具有一定的活性,但需水性和吸附性都比较大;替代部分水泥单独掺入使用时,使胶凝材料的强度降低、标准稠度需水量比增大、流动性以及与外加剂相容性变差,并且这些性能变化的幅度随着掺量的增加而增大,所以在混凝土生产中,掺合料不宜单选炉渣微粉使用;采用双掺技术,在炉渣微粉掺量不超过10%条件下,可与活性高、与外加剂相容性好的矿渣微粉掺合料同时使用,不仅能改善胶凝材料的性能,而且能够带来一定的经济效益和社会效益。

钢渣-矿渣复合对装配式建筑用灌浆料性能的影响研究

研究了不同掺量的钢渣-矿渣复合微粉取代硅酸盐水泥,对水泥基灌浆料流动度和力学性能的影响。研究结果表明:当采用复合微粉取代硅酸盐水泥时,随钢渣掺量的增加,水泥基灌浆料的流动性呈现下降的趋势,早期强度下降显著,后期强度变化不大;当钢渣-矿渣复合微粉掺量为胶凝材料总量的30%,钢渣微粉与矿渣微粉比为1∶2时,灌浆料的初始流动度达到300 mm,30 min流动度达到285 mm,1、3、28 d抗压强度分别达到24.4、46.0、72.8 MPa,满足GB/T 50448《水泥基灌浆料应用技术规范》的要求。

钢渣微粉对自密实混凝土性能的提升作用

为研究粗粒度区间(45～80μm)钢渣微粉对自密实混凝土性能的影响,通过自密实混凝土的工作性能、抗压强度和体积稳定性综合评价其性能。结果表明:粗粒度区间钢渣微粉掺量低于15%时,自密实混凝土的塑性黏度可降低42 Pa·s左右,坍落拓展度提高20～70 mm。相较于基准样,粗粒度区间钢渣微粉能够小幅度提升自密实混凝土7和28 d的抗压强度。此外,自密实混凝土的早期收缩和长期收缩也都有一定程度的改善。

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。

钢纤维活性粉末混凝土流动性影响因素研究

通过测试不同配合比钢纤维活性粉末混凝土浆体的坍落扩展度,研究微硅粉、矿渣粉以及钢纤维掺量对浆体流动性的影响。试验结果表明:钢纤维活性粉末混凝土的浆体坍落扩展度随着微硅粉掺量的增加而降低,当微硅粉掺量低于6%时,其影响不明显;其坍落扩展度随着矿渣粉掺量的增加而增大,矿渣粉掺量为15%时坍落扩展度较未掺矿渣粉的RPC浆体提高9.2%;当钢纤维掺量为2.5%时,浆体的流动度达到理想状态。

掺镍铁渣-矿渣复合微粉混凝土配合比设计

以配制强度等级为C30、C35,坍落度达100~140 mm的掺镍铁渣-矿渣复合微粉混凝土(镍-矿混凝土)为例,进行了镍-矿混凝土的配合比设计。首先,测定了镍铁渣-矿渣复合微粉掺量为10%~50%的复合水泥胶砂的28d抗压强度,定义了不同复合微粉掺量下的复合水泥强度折减系数。然后,以普通混凝土配合比设计方法中的保罗米公式为基准,采用复合水泥强度折减系数对其进行修正,初步计算了复合微粉掺量为10%~50%的镍-矿混凝土配合比。最后,经过试配和调整,配制出了满足强度和坍落度要求的C30、C35镍-矿混凝土,从而确定了最终配合比。试验结果表明:对于镍-矿混凝土,该配合比设计方法是可行的。

安钢钢铁渣循环利用方案探讨

介绍了安钢及国内钢铁渣的处理工艺和利用现状,对国内钢铁渣的循环利用技术发展方向进行了对比分析,提出了安钢钢铁渣高价值循环利用工艺路线及实施方案。

球磨及立磨矿渣微粉颗粒特征及性能研究

用扫描电镜和激光粒度分析仪研究了球磨和立磨生产的矿渣微粉颗粒形貌和颗粒群分布。结果表明,球磨与立磨矿渣微粉颗粒形貌差别不大;矿渣微粉d50与比表面积有较好的相关性,两种产品均符合RRB分布,立磨矿渣微粉粒度分布范围较窄;立磨矿渣微粉的掺入对水泥标准稠度用水量、胶砂流动度和凝结时间的影响比球磨矿渣微粉大;掺立磨矿渣微粉的水泥各龄期强度均比掺球磨矿渣微粉的水泥低,立磨生产时矿渣微粉比表面积控制在400m2/kg左右可能较为合理。