利用钢渣制备干粉砂浆的研究

摘要

由于传统的现场搅拌砂浆存在计量不准、浪费能源、性能差和品种少、污染严重、工业废渣与外加剂难以应用等缺点，已不能满足现代工程发展的需要。干粉砂浆具有质量优良、环保、品种齐全、施工性能好等优势，但由于其直接成本高于传统的现场搅拌砂浆，制约了干粉砂浆的快速发展。与此同时，大量的钢渣造成了严重的环境负荷，开展钢渣高附加值利用研究，大量替代水泥应用到干粉砂浆的配制中，实现干粉砂浆的低成本化和高性能化，具有较高的理论和应用价值。本文利用SEM、XRD等测试手段，结合测试结合水、孔溶液碱度研究了钢渣粉自身的水化特性、水化产物组成、微观结构，以及钢渣粉对水泥水化硬化的影响规律。试验结果表明钢渣自身具有一定的水化硬化能力，其水化产物主要是CSH凝胶、Ca（OH）2，以及少量碳化形成的CaCO3和FeCO3，其微观结构疏松；钢渣粉能促进水泥熟料的水化，钢渣混合水泥的水化产物除了含有少量的Fe6（OH）12（CO3）外，与硅酸盐水泥的水化产物相似，钢渣粉掺量越高其水泥浆体微观结构越疏松。 ⑴研究了化学外加剂、矿物外加剂，以及化学外加剂复合矿物外加剂对钢渣的激发效果及激发机理。结果表明适量的化学外加剂石膏、水玻璃、Na2SO4、Na2CO3、矿物外加剂矿渣、化学外加剂复合矿渣都能激发钢渣粉的水化活性，但矿渣更适宜用作钢渣的活性激发剂。 ⑵设计钢渣砂浆的配合比，提出了钢渣等效系数的概念和计算方法，用以确定钢渣的超量系数。根据实验结果建立单掺钢渣砂浆、复掺钢渣—矿渣砂浆中钢渣粉的超量取代系数与掺量的相关性，确定其最佳掺量与超量系数。并通过实验确定钢渣砂浆、钢渣—矿渣砂浆适宜的用水量。最后通过正交实验选择适宜的外加剂种类和掺量，配制出一系列工作性能、力学性能和耐久性能良好的强度等级为M5、M10、M20的低成本掺钢渣的干粉砂浆。 ⑶研究并比较了钢渣砂浆、钢渣—矿渣砂浆、水泥砂浆的抗碳化性能、抗收缩性能、抗开裂性能以及抗硫酸侵蚀性能，结果表明钢渣砂浆耐久性良好，能满足砂浆的耐久性要求，钢渣—矿渣砂浆相比水泥砂浆和钢渣砂浆具有更好的耐久性能。 ⑷研究了钢渣干粉砂浆的生产工艺和施工工艺，模拟现场施工研究了应用技术，应用结果表明钢渣—矿渣干粉砂浆可以大量使用钢渣、矿渣工业废弃物取代部分水泥，具有显著的社会效益和经济效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2研究意义

1.3干粉砂浆和钢渣利用国内外研究现状

1.3.1干粉砂浆国内外生产、研究现状

1.3.2钢渣国内外研究现状和存在的问题

1.4研究内容

第2章原材料基本性能与实验方法

2.1原材料

2.1.1水泥

2.1.2钢渣粉

2.1.3矿渣粉

2.1.4粉煤灰

2.1.5水泥用标准砂

2.1.6细集料

2.1.7水

2.1.8纤维素醚

2.1.9减水剂

2.1.10可再分散乳胶粉

2.1.11化学激发剂

2.2实验方法

2.1.2砂浆的物理性能实验方法

2.2.2水化机理及微观结构测试方法

2.2.3砂浆耐久性测试实验方法

第3章钢渣粉的水化及其对水泥水化硬化的影响

3.1实验方案

3.2混合水泥水化体系孔隙溶液的碱度

3.3水化产物和微观结构

3.4结合水

3.5抗压强度

3.6本章小结

第4章钢渣干粉砂浆的制备技术

4.1配合比设计思路

4.2超量系数β的确定

4.2.1钢渣等效系数γ的提出

4.2.2单掺钢渣砂浆中钢渣粉的超量系数

4.2.3掺激发剂的钢渣砂浆中钢渣粉的超量系数

4.3用水量

4.4外加剂的优选实验

4.5各强度等级钢渣干粉砂浆的制备

4.5.1 M10干粉砂浆的制备

4.5.2 M5、M20干粉砂浆的制备

4.6本章小结

第5章掺钢渣干粉砂浆的耐久性能研究

5.1干粉砂浆的抗碳化性能

5.2干粉砂浆收缩性能

5.3砂浆的抗裂性

5.4砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

5.5本章小结

第6章干粉砂浆的应用研究

6.1钢渣-矿渣干粉砂浆生产工艺

6.2钢渣-矿渣干粉砂浆配方

6.3施工工艺

6.4钢渣-矿渣干粉砂浆的社会效益和经济效益

6.5本章小结

第7章结论

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文

致谢