Comparison of Hydration Properties between Cement-GGBS-fly ash Blended Binder and Cement-GGBS-steel slag Blended Binder

The hydration properties of cement-GGBS-fly ash blended binder and cement-GGBS-steel slag blended binder were compared. The experimental results show that the hydration rate of cement-GGBS- steel slag blended binder is higher than that of cement-GGBS-fly ash blended binder within 28 days, but lower than the latter after 28 days. The hydration of cement-GGBS-steel slag blended binder tends to produce more Ca（OH）2 than the hydration of cement-GGBS-fly ash blended binder, especially at late ages. Cement-GGBS- steel slag mortar exhibits higher strength than cement-GGBS-fly ash mortar within 28 days, but at late ages, it exhibits similar compressive strength with eement-GGBS-fly ash mortar and even slightly lower bending strength than cement-GGBS-fly ash mortar. Cement-GGBS-steel slag paste has finer early pore structure but coarser late pore structure than cement-GGBS-fly ash paste. Cement-GGBS-steel slag paste can get satisfied late pore structure and cement-GGBS-steel slag mortar can get satisfied late strength as compared with pure cement paste and pure cement mortar, respectively.

Preparation of Reactive Powder Concrete Using Fly Ash and Steel Slag Powder

To decrease the cement and SF content of RPC by using ultra-fine fly ash （UFFA） and steel slag powder （SS）, the effect of these mineral admixtures on compressive strength of RPC were investigated. The experimental results indicate that the utilization of UFFA and SS in RPC is feasible and has prominent mechanical performance. The microstructure analysis （SEM and TG-DTG-DSC） demonstrated that the excellent mechanical properties of RPC containing SS and UFFA were mainly attributed to the sequential hydration filling effect of the compound system.

钢渣-粉煤灰-脱硫石膏地质聚合物的工程地质特性研究

以钢渣、粉煤灰和脱硫石膏等固废为原料,NaOH和水玻璃为碱激发剂,制备复合胶凝材料,研究碱激发剂的模数及原料成分配比对材料力学性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果进行水化机理分析。结果表明:当脱硫石膏掺量占比为10%,粉煤灰与钢渣掺量比例为1∶1,碱激发剂模数为1.25时,抗折、抗压强度最大,分别为5.65 MPa和20.40 MPa,XRD、SEM测试结果表明,此配比下石英的消耗量最大,原料水化完全,产生大量水化C-A-S-H凝胶包裹钙矾石,结构致密。

碱激发矿渣-钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的配比优化

为进一步提高矿渣、钢渣、粉煤灰等工业固废的综合利用率,选取矿渣、钢渣、粉煤灰、碱当量为影响因素,以28d抗压强度和压折比为响应值,采用曲面响应法对碱激发矿渣-钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的原料配合比进行了优化设计。通过回归方程拟合分析和响应曲面分析,揭示了各影响因子对该碱激发材料性能的影响规律,并在此基础上确定了原料最佳配合比。研究结果表明,矿渣掺量为60%,钢渣掺量为20%,粉煤灰掺量为20%,碱当量为6%时,碱激发材料28d抗压强度和压折比分别达到47.8MPa和7.4MPa,所制备的材料展现出较高的强度、较低的脆性,综合性能较优。

钢渣粉和粉煤灰对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响试验研究

硫铝酸盐水泥(SAC)具有速凝早强、抗渗性好和耐化学腐蚀等优点,广泛应用于快速抢修、水利水电、地下管网和海洋工程等环境中;但是高昂的使用成本限制了SAC的进一步发展和应用。利用工业废弃物少量取代SAC,可在改善水泥性能的同时降低材料成本。研究了钢渣和粉煤灰对硫铝酸盐水泥砂浆(SACM)的工作性能、力学强度和抗渗性能的影响,并通过SEM和XRD分析了微观结构和水化产物。结果表明:钢渣掺量30%时,砂浆的终凝时间仅70 min,相比纯SACM缩短了28.5%;粉煤灰因“滚珠效应”显著提高了砂浆的扩展度;2种掺合料提高了SACM的吸水率;因为活性低,钢渣和粉煤灰均在不同程度上不利于砂浆的力学性能和抗渗性能。单掺10%钢渣的砂浆能最大程度保持纯SACM的基本性能,且凝结时间更短;该组砂浆综合性能最优,具有一定环保和经济价值。

碱性工业固废堆存对周边环境的危害分析及应对措施

碱性大宗工业固废产量巨大且利用率低,导致堆存量大,高达数十亿吨。本文综述了钢铁渣、电石渣、粉煤灰、赤泥几种大宗碱性工业固废的产生以及堆存后对周边生态环境污染和危害,并对碱性大宗工业固废堆存场地的环境风险管控和未来处置利用方向提出了建议,提出碱性工业固废资源化利用及其矿化固碳技术将是未来的产业化发展方向,以期为碱性工业固废处置及综合利用提供参考,减少不规范堆存对周边生态环境的污染。

钢渣-粉煤灰-脱硫石膏胶凝协同作用研究

以抗压强度作为主要指标研究了粉煤灰、钢渣和脱硫石膏三种工业固废的协同胶凝效应,并采用XRD和SEM分析手段对复合胶凝试块的矿物组成和微观形貌进行分析以明确其协同作用机理。研究表明:不同胶凝体系的协同效应依次为三元体系、二元体系和一元体系。XRD分析发现,三元体系胶凝试块具有更明显的硅铝酸盐水化产物衍射峰,并且多出了钙矾石的衍射峰。SEM分析表明,三元体系胶凝试块呈现针杆状的钙矾石晶体与水化硅酸钙凝胶交错生长,形成致密网络状结构的微观形貌。

钢渣/粉煤灰为骨架的混凝土阻隔墙研究

通过浸出试验、渗透试验和抗压试验研究了钢渣/粉煤灰为骨架的混凝土阻隔墙对地下水污染物的阻隔效果。结果表明:钢渣/粉煤灰混凝土阻隔墙渗透系数随着水泥、砂、水掺量的增加而降低,抗压强度随着水泥、砂、水掺量的增加而增加,阻隔墙试件浸出因子浓度均很低;实验所得的最佳配比为水泥∶砂∶钢渣/灰渣∶水∶抗渗剂=1∶1.08∶2.63∶1∶0.03,阻隔墙渗透系数为1.3×10^(-8) m/s,最大抗压强度3.5 MPa,满足地下水阻隔墙的性能要求。

磷石膏协同多元固废制备矿山充填材料

为解决磷石膏利用率低、对环境危害大与低成本矿山充填材料研制的问题,本文以粉煤灰、钢渣、高炉矿渣为胶凝材料组分,协同磷石膏制备一种新型的磷石膏基矿山充填材料。通过抗压强度、流动度、凝结时间、浸出毒性和微观试验研究了充填材料的工程与环境特性。结果表明:所研制的矿山充填材料的抗压强度、流动度、凝结时间均能满足规范,达到工程应用需求;在养护28 d后,充填材料的重金属元素的浸出浓度都可以满足地下水Ⅲ级标准的要求,不会污染环境和危害人体健康。当钢渣和高炉矿渣的掺量逐渐增加时,抗压强度逐渐升高,流动度和凝结时间逐渐降低;充填材料中主要的水化产物是钙矾石和C—(A)—S—H凝胶,两者都为充填材料提供了主要的强度,且C—(A)—S—H凝胶可以包裹住重金属离子。

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。

三元地质聚合物力学性能和微观结构研究

使用粉煤灰、矿粉和不锈钢渣粉制备三元地质聚合物,开展了原料配比、碱激发剂含量以及水玻璃模数对地质聚合物力学性能的影响,并利用SEM、EDS和XRD对试样进行了微观结构和物相成分分析。结果表明:在粉煤灰基础上,矿粉和不锈钢渣粉的添加降低了惰性晶体峰的强度,提高了试样的Si/Al,宏观表现为力学性能提高,当粉煤灰、矿粉和不锈钢渣粉占比为80%、60%、40%时,试样28 d抗压强度达到70.1 MPa;三元地质聚合物的抗压强度随着碱激发剂含量和模数的增加先提高后降低,同时抗压强度的提高会导致抗折强度降低试样变脆,且易出现收缩裂纹;与水泥相比,三元地质聚合物晶相主要为原料中未反应的惰性物质以及新生成的钠沸石和钙沸石,非晶相主要为C-S-H和N(C)-A-S-H共存产物。

碱激发-工业废渣双液注浆材料性能研究

利用工业废渣(矿渣、钢渣、粉煤灰)和水玻璃制备出具有不同凝胶时间(3～300 s)、高固结强度(～25 MPa)和结石率可达100%的双液注浆材料,使工业废渣再生资源化,并减少灌浆水泥的消耗量,为注浆材料的“绿色”和高性能化提供了一种选择.研究结果表明:随着水玻璃模数的增加,浆液凝胶时间先减小后增大,浆液固结强度先增大后减小;随着水玻璃掺量(体积分数)的增加,浆液凝胶时间保持延长趋势,而固结强度则先增大后减小;随着粉煤灰的加入,浆液凝胶时间延长.当工业废渣双掺或三掺时,无水泥熟料注浆材料体系较单掺工业废渣无水泥熟料注浆材料体系具有更合理的颗粒级配效应和更高的固结强度.

利用粉煤灰高温重构及稳定钢渣品质的研究

钢渣中掺加粉煤灰高温重构,用正交试验法设计实验方案,考察了掺加量、试验温度及冷却方式对胶凝材料强度的影响。结果表明,掺加粉煤灰可以稳定钢渣品质;f-CaO吸收完全;没有方镁石析出;钢渣的28d活性指数达84%。试验最佳参数为:粉煤灰掺量15%;温度1300℃;热闷处理。

钢渣粉煤灰路面基层材料的研制

目前钢渣粉煤灰排放量大 ,利用率低 ,利用钢渣粉煤灰做路面基层材料可大量利用工业废渣 ,减少天然土石料的开采 ,是一种生态建筑材料。研究了钢渣粉煤灰的配比并对这种材料的压实性能进行了研究。钢渣掺量增加 ,其最大干密度增加 ,最佳含水量降低。以无侧限抗压强度为指标对其配比进行了优化 ,认为无机结合料的最优配比为钢渣∶粉煤灰 =1∶ 1、外加剂掺量为 2 .5 %。钢渣粉煤灰路面基层材料的长期强度介于水泥稳定碎石和二灰稳定碎石之间 ,可用于各等级公路基层底基层的修筑。回弹模量和其劈裂强度介于水泥稳定碎石和二灰稳定碎石之间 ,在路面设计时其回弹模量设计值为 130 0～ 170 0 MPa,劈裂抗拉强度设计值为 0 .5～ 0 .

钢渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能研究

本文以钢渣和粉煤灰为原料,通过碱激发方式制备了地质聚合物胶凝材料。测试了钢渣不同含量下,粉煤灰基地质聚合物的1 d、3 d、7 d、28 d抗压强度,并采用XRD、FTIR、SEM对28 d样品进行表征。抗压强度测试中,当钢渣掺量为30%时强度最高,达到40.33 MPa。红外图谱分析表明反应生成了Si-O-T(Si,Al)三维网状结构的地质聚合物。样品晶相分析中发现了C-S-H相,表明在发生地质聚合反应的同时也发生了水化反应。通过SEM微观形貌图可以看到,钢渣掺量为30%的样品结构致密,孔隙率低,但当钢渣掺量过高时,由于钢渣活性较低,钢渣碱激发效果下降,仍有部分未反应的钢渣颗粒出现。

高性能矿渣基复合掺合料的研究

矿渣粉较高的价格以及大掺量矿渣混凝土的泌水一直是其在建筑工程中大规模应用的主要障碍。本研究选用转炉钢渣粉、石灰石粉和粉煤灰作为矿渣基掺合料的辅助原料,重点考察了掺合料组成与性能之间的关系。结果表明:转炉钢渣粉具有减水增密和抵抗泌水的突出功效。石灰石粉具有一定的早强作用。粉煤灰对胶砂流动度和强度发展有不良影响,但混凝土试验结果与之有所不同。当复合10%～20%转炉钢渣的矿渣基掺合料在混凝土中的掺量高达50%时,其新拌混凝土流动性和稳定性俱佳,28d抗压强度稍优于纯矿渣粉,而生产成本可降低30%以上。实现矿渣基复合掺合料在低成本前提下高性能化的关键在于掺合料在颗粒级配上的优化以及它们对水化进程的协同促进作用。

钢渣粉煤灰复掺对水泥性能的影响

运用正交设计实验方法研究了钢渣粉煤灰的复掺比例、细度及石膏的种类等对复合水泥性能的影响,并对其组成进行了优化设计。结果表明,在矿渣掺量一定时,粉煤灰(FA)的细度是影响其强度的关键因素,其次为钢渣粉煤灰的复配比例,而钢渣(SS)的细度及石膏的种类对其影响较小。经过优选后的配比为:钢渣和粉煤灰的配合比为21∶9,钢渣细度为447 m2/kg,粉煤灰细度为400 m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏。

利用改性钒钛钢渣和飞灰吸附模拟烟气中的Hg^0

固体废弃物钒钛钢渣（VTS）、飞灰（FA）含有Fe、V、Ti等可促进Hg^0氧化吸附的过渡金属氧化物,为提高VTS吸附Hg^0性能、改性FA的抗硫特性,利用蒸汽活化、浸渍Fe Cl3方法改性FA/VTS、FA/CaO,在固定吸附床上研究了不同改性方法、反应温度（T）、烟气ρ（SO2）和ρ（HCl）对η（吸Hg^0效率）的影响.结果表明：蒸汽活化对提高η的作用有限.经浸渍Fe Cl3方法改性的FA/VTS,其η显著提高,在200℃下,吸附20 min时可达93%,吸附10 h后的Q（吸附容量）为0.42 mg/g;而浸渍Fe Cl3方法改性的FA/Ca O,其η随温度呈先升后降趋势,在120℃、吸附20 min时达到最高（74%）.SO2抑制Hg^0的吸附,但FA/VTS的抗硫性能较FA/Ca O有显著提高,具有低温抗硫吸附Hg^0的潜势,可能与VTS中Ti的质量分数高有关.HCl可促进Hg^0的吸附,在ρ（HCl）为30 mg/m^3条件下,浸渍Fe Cl3方法改性的FA/VTS吸附2 h的η在90%以上.研究表明,经Fe Cl3浸渍改性的FA/VTS是较好的Hg^0吸附剂,具有实际应用的潜势.

人工快渗系统优化填料组合试验研究

针对人工快渗实际工程中存在脱氮除磷效果差的问题,在传统人工快渗系统填料的基础上,通过添加钢渣、粉煤灰和木糠等常见的废弃物作为新型填料,并采用模拟装置进行了脱氮除磷试验研究。结果表明:在相同水力负荷下,当落干时间为6h、湿干比为1∶3时,生活污水总氮、总磷的去除率可提高至89.1%和95.8%;加入钢渣等新型填料不仅能提高人工快渗系统脱氮除磷的效果,而且还能将当地的废弃物转化为有用资源,环境和经济效益显著,具有一定的推广价值。

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.