磷渣粉替代矿渣粉作为掺合料制备商品混凝土的研究

摘要

磷渣粉对硅酸盐水泥的缓凝作用，限制了其在混凝土中的应用，然而商品混凝土正需要缓凝组分以保持混凝土运输至施工地点时仍有良好的工作性。采用磷渣粉取代矿渣粉制备商品混凝土，同时利用了其缓凝及胶凝特性，变废为宝，化害为利。
　　 本文采用化学分析法、XRD、SEM、水化热法等测试手段分析了磷渣粉物理化学特性，研究了磷渣粉对净浆、胶砂及混凝土物理力学性能的影响，采用DTA-TG、SEM分析浆体水化产物及微观结构。在此基础上，分析了磷渣粉水化机理，并探讨了掺磷渣粉商品混凝土质量控制方法。取得了以下成果：
　　 磷渣粉的化学成分主要为CaO和Si02，玻璃体含量为78％-98％，磨细后的磷渣粉与矿渣粉的形貌相似。磷渣粉对硅酸盐水泥具有缓凝作用，但后期强度高。掺磷渣粉的商品混凝土，流动性及内聚性良好：28d强度为掺矿渣粉混凝土的85％，180d强度比后者高17％。粉煤灰在掺磷渣粉的混凝土中具有较好的减水增强效应。
　　 磷渣粉玻璃体聚合度较高，水化解体较慢，且溶出的磷离子与Ca2+反应，生成难溶性羟基磷灰石，吸附于水泥颗粒表面，两者共同作用，使浆体中早期水化产物减少，结构疏松，导致凝结时间延长、早期强度降低。随着磷渣粉逐渐水化，水化产物不断生成，浆体结构更加致密，从而使掺磷渣粉水泥石强度高于基准水泥。磷渣粉的活性与质量系数成正比，并与玻璃体含量相关。
　　 为了提高磷渣的活性，应在黄磷生产允许的条件下，提高磷矿石与硅石的比例，并建立较好的水淬设施，以保留磷渣玻璃态，但当磷渣颗粒的细度模数在2.7以下时，适当延缓磷渣的水淬。磷渣粉替代50％水泥后的净浆初凝时间在13h以内时，其在商品混凝土中的掺量可达30％，当净浆初凝时间大于13h时，其在商品混凝土中的掺量宜降低至15％。掺磷渣粉的商品混凝土非结构构件可ld拆模，结构构件拆模的时间宜推迟至7d后，采用回弹仪无损检测混凝土强度合格时，方可拆模。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 磷渣的排放及污染

1.1.1 磷渣的产生

1.1.2 磷渣的排放及污染

1.2 商品混凝土发展现状

1.2.1 我国商品混凝土发展现状

1.2.2 矿物掺合料在混凝土中的应用

1.2.3 商品混凝土中存在的主要问题

1.3 本课题的研究内容、目的与意义

1.3.1 研究内容及目的

1.3.2 研究意义

1.4 国内外研究现状

1.4.1 磷渣粉的研究应用现状

1.4.2 磷渣对混凝土性能的影响

1.4.3 磷渣品质的影响因素

1.4.4 磷渣对硅酸盐水泥缓凝机理

1.5 研究思路与技术路线

1.5.1 研究思路

1.5.2 试验的技术路线

2 磷渣粉物理化学性能研究

2.1 试验原料

2.2 磷渣化学成分分析

2.3 磷渣矿物组成分析

2.3.1 磷渣的矿物组成分析

2.3.2 磷渣的玻璃体含量定量分析

2.4 磷渣易磨性试验

2.4.1 引言

2.4.2 试验方法

2.4.3 试验结果及讨论

2.5 磷渣形貌分析

2.5.1 原始颗粒分析

2.5.2 碎片分析

2.5.3 粉磨后的颗粒

2.6 磷渣粉浸泡液的磷离子浓度研究

2.6.1 引言

2.6.2 试验方法

2.6.3 试验结果及讨论

2.7 磷渣粉水化热测试

2.7.1 引言

2.7.2 试验方法

2.7.3 实验结果及讨论

2.8 本章结论

3 磷渣粉对水泥物理力学性能的影响研究

3.1 引言

3.2 试验及试验方法

3.2.1 原材料

3.2.2 试验设备及试验方法

3.3 磷渣粉对标准稠度需水量的影响研究

3.4 磷渣粉对凝结时间的影响研究

3.4.1 磷渣粉掺量及细度对凝结时间的影响

3.4.2 不同种类磷渣粉对凝结时间的影响

3.5 磷渣粉对胶砂强度的影响研究

3.5.1 磷渣粉掺量及细度对胶砂强度的影响

3.5.2 不同种类磷渣粉对胶砂强度的影响

3.6 本章结论

4 磷渣粉对混凝土拌合物性能的影响研究

4.1 引言

4.2 原材料

4.2.1 胶凝材料

4.2.2 集料

4.2.3 外加剂

4.3 试验方法

4.4 混凝土配合比设计

4.5 磷渣粉与常规混凝土泵送剂的适应性研究

4.5.1 基准混凝土及掺矿渣粉混凝土拌合物性能

4.5.2 掺磷渣粉混凝土拌合物性能

4.6 适用于掺磷渣粉商品混凝土泵送剂的复配

4.6.1 泵送剂配制目标

4.6.2 泵送剂配制方法

4.7 不同种类磷渣粉对混凝土拌合物性能的影响

4.8 粉煤灰与磷渣粉双掺对混凝土拌合物性能的影响

4.9 本章结论

5 磷渣粉对混凝土力学性能的影响研究

5.1 引言

5.2 试验及试验方法

5.2.1 原材料

5.2.2 试验仪器及试验方法

5.3 磷渣粉对混凝土力学性能的影响

5.3.1 基准混凝土及掺矿渣粉混凝土抗压强度

5.3.2 不同种类磷渣粉对混凝土抗压强度的影响

5.4 粉煤灰与磷渣粉双掺对混凝土力学性能的影响

5.5 本章结论

6 磷渣粉水化机理的研究

6.1 引言

6.2 试验及试验方法

6.2.1 原材料

6.2.2 试验仪器及试验方法

6.3 浆体差热-热重分析

6.4 浆体微观结构分析

6.5 磷渣粉水化反应过程的推理

6.5.1 磷渣玻璃体结构

6.5.2 磷渣玻璃体的水化过程

6.6 磷渣粉缓凝机理的探讨

6.7 本章结论

7 掺磷渣粉商品混凝土质量控制的研究

7.1 引言

7.2 磷渣活性的控制

7.3 掺磷渣粉商品混凝土质量控制

7.4 本章结论

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果