钢渣砂生态型干混砂浆性能及其材料配伍原理研究

摘要

近年来，随着我国经济的发展和基础建设的日益扩大，环境保护的意识深入人心，使得天然砂资源日益匮乏，而且价格也逐渐升高，因此，开发新的生态砂源已迫在眉睫;此外，建筑工程中配制建筑砂浆往往需要消耗大量水泥，而生产水泥不仅消耗了大量的资源和能源，还造成了的环境污染、温室效应和全球变暖等问题。
　　 鉴于此，本文提供了两种利用钢渣砂配置生态干混砂浆的思路:钢渣砂水泥基生态干混砂浆和钢渣砂矿渣基全废料生态干混砂浆。在钢渣砂水泥基砂浆部分，直接利用自然条件下堆放的钢渣砂来代替天然河沙，大幅度提高了钢渣的利用率;在钢渣砂矿渣基砂浆部分，利用矿粉和少量磷石膏完全取代水泥用作胶凝材料，钢渣砂用作细集料，采用全废料配制干混砂浆。
　　 本文通过参照采用体积法配制混凝土的技术思路来制备水泥基干混砂浆，并对其价格成本和市场应用前景进行综合评判分析。结果表明:采用不同的材料配伍组成可以生产出满足我国标准要求的不同种类的钢渣砂干混砂浆和河砂干混砂浆;在同等强度等级，达到相同体积、同等性能要求的前提下，钢渣砂砂浆消耗的水泥量要比用河砂配制的砂浆消耗的水泥量大些，但是外加剂的量会小，而且钢渣砂砂浆的干缩性和抗冻性要略好于河砂砂浆;此外，与天然河砂砂浆相比，钢渣砂砂浆的造价更低，市场效益更显著。
　　 通过扫描电子显微分析， X射线衍射分析，pH对比分析，X射线荧光分析，红外光谱分析等微观测试方法，对全废料钢渣砂干混砂浆的水化行为、水化特性、水化矿物组成、微观结构等进行观察分析，并研究了矿渣、减水剂、保水剂、磷石膏等与钢渣砂的材料配伍特征。结果表明:利用钢渣的碱度来激活矿渣的潜在活性配制钢渣砂-矿渣基全废料干混砂浆这个思路在宏观力学性能和微观机理上都是可行，整个体系强度的发展主要是以C-S-H和C-A-H等凝胶的生成和长大为核心;对本体系而言，钢渣砂的最佳粒径范围为0-2.36mm、最佳掺量为50％，矿渣的最佳掺量为50％，纤维素醚的最佳掺量为0.01％;木质磺酸钠减水剂不能提高本体系的抗压强度，FDN-1萘系减水剂只有当掺量达到某一值以后，才能使强度增加，聚羧酸盐系高效减水剂能显著提高本体系的抗压强度，分析认为减水剂对本体系pH的影响以及各减水剂在本体系的结构稳定性是主要原因;磷石膏的加入可以显著提高本体系强度，对本体系而言最佳掺量为6％，通过观察试样的扫描电镜图片可以明显看到钙矾石的生成。
　　 利用碳化试验箱、砂浆冻融仪器、比长仪等对钢渣砂水泥基砂浆、钢渣砂矿渣基全废料砂浆、普通水泥砂浆的干缩、抗碳化、抗冻和抗硫酸盐侵蚀等耐久性进行对比研究分析，结果表明:矿渣—钢渣砂砂浆处于微膨胀状态，抗冻性最好，抗碳化性较好，抗硫酸盐侵蚀性较好;水泥—钢渣砂砂浆的各龄期干燥收缩值要小于水泥—河砂砂浆，抗冻性较好，抗碳化性最好，抗硫酸盐侵蚀性最好;水泥—河砂砂浆的耐久性最差。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状及存在的问题

1．2．1 钢渣砂水泥基干混砂浆的研究现状及存在问题

1．2．2 钢渣砂矿渣基全废料干混砂浆的研究现状及存在问题

1．3 研究目标、研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 研究方法和技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术线路

1．5 创新点

第2章 原材料性能与实验方法

2．1 原材料及其性能

2．1．1 矿粉

2．1．2 水泥

2．1．3 磷石膏

2．1．4 集料

2．1．5 可再分散乳胶粉

2．1．6 纤维素醚

2．1．7 淀粉醚

2．1．8 减水剂

2．2 实验方法

2．2．1 集料的表观密度及颗粒分析试验

2．2．2 抗折抗压强度的测定

2．2．3 稠度、保水性、拉伸粘结强度以及抗冻性的测定

2．2．4 干缩及膨胀性能的测定

2．2．5 抗碳化性的测定

2．2．6 抗硫酸盐侵蚀性

2．2．7 微观测试

第3章 采用体积法配制钢渣砂水泥基生态干混砂浆及其性能研究

3．1 钢渣砂水泥基生态干混砂浆配合比设计思路

3．2 采用体积法配制钢渣砂普通干混抹灰砂浆及其性能研究

3．2．1 普通干混抹灰砂浆力学性能要求

3．2．2 普通干混抹灰砂浆外加剂的选择

3．2．3 钢渣砂普通抹灰砂浆的研制和配合比分析

3．3 采用体积法配制钢渣砂薄层砌筑干混砂浆及其性能研究

3．3．1 薄层砌筑干混砂浆性能要求

3．3．2 薄层砌筑干混砂浆外加剂的选择

3．3．3 钢渣砂薄层砌筑砂浆的研制和配合比分析

3．4 采用体积法配制钢渣砂干混砂浆的成本对比分析

3．4．1 普通抹灰砂浆的成本对比分析

3．4．2 薄层砌筑砂浆的成本对比分析

3．4．3 砂浆成本的综合分析

3．5 本章小结

第4章 钢渣砂矿渣基全废料干混砌筑砂浆性能及其材料配伍原理研究

4．1 钢渣—矿渣基体系可行性研究及水化机理分析

4．1．1 实验方案

4．1．2 抗压强度

4．1．3 水化机理分析

4．2 钢渣砂矿渣基干混砌筑砂浆基础配合比的选择

4．2．1 钢渣砂最佳粒径范围的选择

4．2．2 矿粉最佳掺量的选择

4．3 保水剂对砂浆性能的影响

4．4 减水剂对砂浆性能的影响及相关机理研究分析

4．4．1 减水剂对砂浆宏观力学性能的影响

4．4．2 减水剂对砂浆pH值的影响

4．4．3 减水剂的红外图谱对比分析

4．5 磷石膏对砂浆性能的影响

4．6 本章小结

第5章 钢渣砂系列生态干混砂浆耐久性研究

5．1 实验配合比

5．2 干缩性

5．3 抗冻性

5．4 抗碳化性

5．5 抗硫酸盐侵蚀性

5．6 本章小结

第6章 结论

参考文献

附录

致谢