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低碱度钢渣配制复合胶凝材料研究

李丙明  
【摘要】: 钢渣作为钢铁工业的副产物,利用率一直很低,严重影响了我国钢铁工业的可持续发展。 本文以某钢铁企业低碱度转炉钢渣为研究对象,借助扫描电子显微镜和光学显微镜识别了该钢渣组成矿物相的特征形貌,用X衍射分析仪分析了其矿物组成。发现该钢渣以橄榄石、RO相、蔷薇辉石、硅酸二钙、铁酸钙为主体,还含有一定量的氢氧化钙、碳酸钙和游离氧化钙等。该钢渣活性低的原因在于:其中的主要矿物相橄榄石、蔷薇辉石、RO相等不具有胶凝性能,而具有胶凝性能的硅酸二钙、铁酸钙含量少;此外,由于该钢渣采用水冷处理工艺,在冷却的过程中有部分活性物质水化,造成钢渣活性的损失。 为改善该钢渣的活性和安定性,探索一种对其大规模资源化利用的技术途径,将该种钢渣与矿渣粉和超细粉煤灰(平均粒径5.51μm)复掺配制成复合微粉。考察了复合微粉的安定性;利用可压缩堆积模型研究该复合微粉以不同掺量替代水泥后的颗粒级配与堆积密实度之间的关系;考察了堆积密实度对胶凝材料力学性能的作用规律,并以此为指导确定了配料的方案,进行用该复合微粉配制混凝土的试验,分析了配制混凝土的力学性能和需水量。 研究结果表明:在钢渣中掺入矿渣粉和超细粉煤灰等硅质原料可以显著改善钢渣的安定性;复掺矿渣粉和超细粉煤灰的钢渣微粉替代部分水泥可在一定程度上提高水泥粉体的密实度,且复掺超细粉煤灰的比例越高,密实度越大;在水胶比较低时,浆体的抗压强度与密实度有很好的关联性,密实度越大,浆体强度越高;而在水胶比较高时,原料的化学性质对浆体的抗压强度影响更大,矿渣粉的掺量越大,强度越高。用钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉配制混凝土的试验结果表明:该复合微粉作为矿物掺合料,在取代50%~80%的425普通硅酸盐水泥时,均可配制出符合要求的C30混凝土。混凝土早期强度较低,但后期强度增长较快。增加钢渣粉的细度能提高混凝土的各龄期强度。在相同的坍落度下,掺加复合微粉的混凝土需水量比不掺加复合微粉的需水量要少,工作性能也更好。


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