钢渣矿粉的制备及其在水泥混凝土中的应用研究

摘要

随着水泥混凝土应用技术的不断深入发展，对混凝土性能的要求越来越高，矿物掺和料的出现成为了高性能混凝土的重要组成部分。钢渣矿粉作为一种新型的水泥混凝土掺和料，它的活性优于I级粉煤灰，与矿渣活性相近，并且其分布较广，数撬较多，在水泥混凝士中有广泛的利用前景。更为重要的是，这对于节约水泥生产原料资源、减轻环境污染均具有十分重大的意义。因此本课题研究的迫切性与必要性是不言而喻的。 本文研究了钢渣矿粉的粉磨工艺、钢渣的组成、结构特点，探讨了其与胶凝性能的关系。结果表明：采川钢渣预粉磨和二次除铁工艺在钢渣微粉制备过程中可以提高台时产量、降低电耗。钢渣矿粉的胶凝性能取决于由化学组成计算出的矿物组成及钢渣的处理方式。钢渣矿粉中水化活性矿物C2S、C3S、C4AF、C3A及f-CaO、Ca(OH)2的总量决定着钢渣的胶凝性能。 运用XRD等测试手段分析了钢渣矿粉胶凝材料水化产物的组成特征。结果表明，不同龄期含钢渣水化产物中的AFt、CSH凝胶a(OH)2均明显高于含粉煤狄的水化产物。水化早期和后期掺和料结合水的能力钢渣人于粉煤灰。钢渣水化速率大于粉煤灰。利用SEM观察了含钢渣胶凝材料水化产物的微区形貌特征。结果显示：掺钢渣的料胶凝材料的水化产物形貌与纯水泥单独的水化产物形貌相似，水化样的空隙中能清晰看到针状的钙矾石(AFt)晶体和CSH凝胶。 研究了钢渣矿粉和粉煤灰单掺和复掺时对水泥水化热的影响。研究结果表明：钢渣和粉煤灰单掺和复掺都不程度的降低了水泥的水化热。他们的作用效果相当：45﹪的钢渣或粉煤灰可降低P.042.5水泥一天水化热的1/3，7天的水化热可降低1/4。 探讨了不同强度等级、不同掺量钢渣高性能混凝土的工作性、力学性能：在大量试验的基础上，对不同掺量钢渣混凝土的初始坍落度、坍落度损失、抗压强度、抗渗性、干燥收缩及抗冻融性等性能进行了全面分析。并与粉煤灰、硅灰作为掺和料配制相同级别的混凝土进行对比。研究表明：钢渣是一种活性矿物，它的掺入能有效的改善混凝土的工作性能。用钢渣矿粉取代20～50﹪的硅酸盐水泥配制C20～C60的混凝土，具有可泵性能好，自密实等优点。其掺量≤20﹪时，不降低混凝土的强度。钢渣和粉煤灰按一定比例复配可制出大流动度的C50以上的高强混凝土。 研究了利用钢渣矿粉配制C20.C60混凝土的耐久性能。结果表明，掺入钢渣能提高混凝土的抗氯离子渗透性能、抗冻性能，并降低混凝土的早期收缩。钢渣和粉煤灰复掺可明显降低混凝土的干缩，其效果优于同龄期的钢渣混凝土。采用快速冻融法测试了混凝土的抗冻性能，试验结果表明：掺钢渣混凝土的抗冻性能要明显优于普通混凝土。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1研究的必要性与紧迫性

1.2国内外钢渣利用现状

1.3钢渣在水泥与混凝土中的应用现状

1.3.1钢渣水泥

1.3.2钢渣矿粉掺和料

1.4研究目的和意义

1.5本课题的研究内容

第2章钢渣矿粉的制备工艺及实验原材料

2.1钢渣矿粉制备及活化

2.1.1钢渣矿粉粉磨工艺原理

2.1.2钢渣矿粉生产设备与工艺

2.1.3钢渣矿粉活性激发原理

2.2原材料及其基本性能

2.2.1钢渣矿粉

2.2.2水泥

2.2.3粉煤灰

2.2.4砂石材料

2.2.5减水剂

2.3实验方法

2.3.1水泥水化机理研究及微观结构测试的方法

2.3.2混凝土物理力学性能实验方法

2.3.3试件的养护

2.3.4混凝土耐久性能测试方法

第3章钢渣矿粉的水化硬化机理及微观结构研究

3.1钢渣矿粉的胶凝性能

3.1.1钢渣碱度对其矿粉胶凝性能的影响

3.1.2钢渣中铁相对其胶凝性能的影响

3.1.3冷却速度对钢渣矿粉胶凝性能的影响

3.1.4钢渣中活性矿物含量与胶凝性能的关系

3.1.5掺钢渣矿粉水泥砂浆的强度

3.2钢渣矿粉水化硬化特性研究

3.2.1钢渣矿粉水化放热性能研究

3.2.2掺钢渣粉水泥的水化硬化机理与微观结构研究

第4章钢渣矿粉混凝土的物理力学性能研究

4.1试验原材料

4.2钢渣矿粉掺量对混凝土性能的影响

4.3钢渣矿粉细度对混凝土性能的影响

4.3.1钢渣矿粉细度对混凝土性能的影响

4.3.2钢渣矿粉细度对混凝土力学性能的影响

4.4钢渣矿粉与粉煤灰、矿渣的性能比较

4.4.1单掺钢渣、矿渣、粉煤灰混凝土的工作性能

4.4.2单掺钢渣、矿渣、粉煤灰混凝土的力学性能

4.5掺合料复掺对混凝土性能的影响

4.5.1利用钢渣矿粉配制低标号高性能混凝土的研究

4.5.2利用钢渣矿粉配制高标号高性能混凝土的研究

第5章含钢渣矿粉混凝土的耐久性研究

5.1含钢渣粉混凝土抗氯离子渗透性能研究

5.1.1试验结果及讨论

5.2含钢渣矿粉混凝土的干缩性能

5.2.1单掺钢渣矿粉混凝土的干缩性能

5.2.2钢渣矿粉与粉煤灰混凝土的干缩性能对比

5.3含钢渣矿粉混凝土抗冻融性能研究

5.3.1混凝土冻害劣化机理

5.3.2抗冻融循环试验结果分析

第6章结论

参考文献

致谢