钢渣活性激发及其在水泥基材料中的应用研究

摘要

钢渣是炼钢产生的工业废渣，相比欧美日本等发达国家的近100％的综合利用率，我国的综合利用率仅仅为30％。钢渣的主要矿物成分为RO相、橄榄石、镁蔷薇辉石、C2S、C3S、C4AF、C2F等。而钢渣中的具有和水泥胶凝成分相似的物质:C2S、C3S、C4AF、C2F，这就奠定了钢渣具有作为胶凝材料的潜在性能。但是由于其水化活性低下，质地坚硬难以粉磨，因而将其作为建材的应用得到了限制。本文通过物理激发和化学激发相结合的方式，充分激发出其作为水泥胶凝材料的性能，通过一系列微观表征的方法来阐明其宏观强度与微观性能之间的联系。
　　本文采用糖蜜、三乙醇胺及其酯化产物来复配出钢渣的活性助磨剂，研究了其助磨的效率，分析了其作用的机理。结果表明三乙醇胺与辛酸的酯化产物和糖蜜复配成的助磨剂助磨效果最佳，其掺比为0.04％的时候，其比表面积为545m2·kg-1，相比于空白样提高了87％。其45μm的筛余为5.03％、80μm筛余为0.54％，分别较空白组减少13.17个百分点和5.69个百分点。3～32μm占比达到了68.92％。32～60μm含量比空白组减少了30个百分点，大于60μm的含量减少了20个百分点，粉磨效果有明显的提高。
　　通过研究了硫酸钠、硅酸钠、铝酸钠就以及硅灰等四种不同的单掺激发剂对钢渣活性的影响。对比分析其强度和微观性能，结果表明掺入硫酸钠早期强度较好，掺比为1％时，3天抗压强度为22.3MPa，7d抗压强度达到32.9MPa，掺入偏铝酸钠组分的特点是早期强度弱，后期强度高。掺比为的28d抗压强度46.7MPa，相比空白组提高了46％。通过XRD、FTIR、SEM和TG-DTG的分析，其水化产物中Ca(OH)2的数量相对较少，AFt晶体和C-S-H数量较多，说明其结构紧密，强度较好。
　　本文还在单掺激发剂的基础上研究了复合激发剂。分析了四种不同的复合激发剂，其结果表明，最优复合激发剂为:硅灰∶硅酸钠=1∶1，掺量为2％，其28d强度达到了47.3MPa。通过微观分析，其水泥试块中充满了C-S-H凝胶和针状的AFt，填充了水泥试块间的孔隙，促使其强度增高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出与研究意义

1．2 钢渣在国内外综合利用的现状

1．2．1 钢渣的钢铁回收

1．2．2 用作烧结材料

1．2．3 用于铁水脱磷

1．2．4 用于收集二氧化碳和烟气脱硫

1．2．5 在农业中的应用

1．2．6 用于废水的处理

1．3 钢渣在建材方面的应用

1．3．1 用于道路和水利工程

1．3．2 用于生产水泥和混凝土

1．3．3 用于其他建筑材料

1．4 钢渣活性激发机理

1．4．1 物理激发

1．4．2 化学激发

1．5 本文研究的目的与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

2．1．1 硅酸盐水泥

2．1．2 钢渣

2．1．3 标准砂

2．1．4 实验试剂及性能

2．2 合成工艺流程、实验仪器

2．2．2 主要实验仪器

2．3 钢渣粉磨、技术路线及测试方法

2．3．1 钢渣粉磨

2．3．2 技术路线

2．3．3 钢渣粉45 μm筛余、80μm筛余测试方法

2．3．4 钢渣比表面积测试方法

2．3．5 颗粒级配测试方法

2．4 水化产物微观分析

2．4．1 水泥力学性能的测定

2．4．2 FT-IR红外测试方法

2．4．3 X射线衍射分析

2．4．4 扫描电镜微观形貌分析

2．4．5 差热分析

3．1 实验原料

3．2 钢渣助磨剂的制备

3．3 测试方法

3．4 实验结果与分析

3．4．1 助磨剂对比表面积的影响

3．4．2 45 μm、80 μm方孔筛筛余

3．4．3 助磨剂对钢渣粒径分布的影响

3．5 本章小结

4 单组分激发剂对钢渣活性的影响

4．1 实验原料

4．2 实验方案

4．3 测试方法

4．4．1 力学性能分析

4．4．2 XRD分析

4．4．3 红外光谱分析

4．4．4 扫描电镜分析

4．4．5 热重分析

4．5 本章小结

5．1 实验原料

5．2 实验方案

5．3 测试方法

5．4．1 力学性能分析

5．4．2 XRD分析

5．4．3 红外光谱分析

5．4．4 扫描电镜分析

5．4．5 热重分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果