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安钢钢渣辅助胶凝性的优化研究

余远明  
【摘要】: 工业废渣资源化利用是我国工业实现循环经济和可持续发展的重要途径之一。钢渣是我国主要的工业废渣之一,将钢渣用于水泥混凝土中是其高附加值利用的主要途径,既能解决钢渣资源化处理问题,又能降低水泥混凝土的生产成本和环境负荷,还能改善其某些性能。 本文依托于国家“十一五”科技支撑计划重大项目“高性能水泥绿色制造工艺与设备”,主要围绕工业废渣在水泥混凝土中的应用展开研究。针对安钢钢渣的特点,重点研究了其作为活性辅助胶凝材料时,各种因素对含钢渣胶凝材料性能的影响,并通过优化制备出性能优异的复合胶凝材料,期望为钢渣的资源化利用提供理论依据,同时还探讨了其它一些工业废渣(磷石膏、脱硫石膏和自燃煤矸石等)在其中的应用。通过研究,得到以下结论: (1)安钢钢渣用于水泥中并不存在安定性不良问题,且具有一定的减水作用,当其掺量不大于30%时,能制备强度等级为42.5的复合硅酸盐水泥;当掺量为40%时,仍然能制备强度等级为32.5的复合硅酸盐水泥; (2)钢渣粉的颗粒粒径分布是影响其活性的关键因素之一,不同粒径分布的钢渣粉活性差异很大,根本原因是矿物组成在不同大小的钢渣颗粒中分布不均匀。钢渣原渣中,细钢渣(5 mm)易磨性较好,而粗钢渣(5 mm)易磨性差,但其后期活性较高,因此也应得到充分利用。 (3)灰色关联结果表明,钢渣中,30.2μm的颗粒与相应水泥的所有强度的关联极性均为正,对强度有正的贡献,‘而30.2μm的颗粒则刚好相反;10.0-19.9:μm范围的颗粒与所有强度的关联度均最大,是强度的关键因子;而45.7μm和5.0μm的颗粒与强度的相关性均不大;因此,从水泥强度方面考虑,在寻找钢渣粉的最佳颗粒粒径分布时,应尽量提高10.0~30.2 gm范围内的钢渣颗粒含量,限制5.0μm的颗粒含量,而要减少30.2μm的颗粒含量,钢渣粉的质量控制应根据其颗粒粒径分布来调控; (4)当钢渣用于制备复合胶凝材料时,综合考虑胶凝材料的性能及生产成本,优选后的三种复合胶凝材料具有优异的性能,粉磨电耗成本较低,且均利用了一定量(2%)的磷石膏或脱硫石膏,故是可以采纳的组合; (5)与纯硅酸盐水泥相比,含钢渣胶凝材料具有良好的抗硫酸盐侵蚀性和后期强度,但其体积稳定性和抗冻性较差,且增加钢渣的细度,复掺一定量的煤矸石、粉煤灰、矿渣等均可使其抗冻性和体积稳定性得到一定的改善; (6)钢渣粉单独作为混凝土掺合料时,能够改善混凝土的工作性(塌落度提高10~30 mm),其适宜的掺量范围为10~20%;而钢渣煤矸石复合掺合料的适宜掺量范围为20%左右;经过优选后制备的三种钢渣复合胶凝材料用于配置混凝土时具有优异的综合性能。


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