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钢渣矿粉的制备及其在水泥混凝土中的应用研究

朱航  
【摘要】:随着水泥混凝土应用技术的不断深入发展,对混凝土性能的要求越来越高,矿物掺和料的出现成为了高性能混凝土的重要组成部分。钢渣矿粉作为一种新型的水泥混凝土掺和料,它的活性优于Ⅰ级粉煤灰,与矿渣活性相近,并且其分布较广,数量较多,在水泥混凝土中有广泛的利用前景。更为重要的是,这对于节约水泥生产原料资源、减轻环境污染均具有十分重大的意义。因此本课题研究的迫切性与必要性是不言而喻的。 本文研究了钢渣矿粉的粉磨工艺、钢渣的组成、结构特点,探讨了其与胶凝性能的关系。结果表明:采用钢渣预粉磨和二次除铁工艺在钢渣微粉制备过程中可以提高台时产量、降低电耗。钢渣矿粉的胶凝性能取决于由化学组成计算出的矿物组成及钢渣的处理方式。钢渣矿粉中水化活性矿物C_2S、C_3S、C_4AF、C_3A及f-CaO、Ca(OH)_2的总量决定着钢渣的胶凝性能。 运用XRD等测试手段分析了钢渣矿粉胶凝材料水化产物的组成特征。结果表明,不同龄期含钢渣水化产物中的AFt、CSH凝胶a(OH)_2均明显高于含粉煤灰的水化产物。水化早期和后期掺和料结合水的能力钢渣大于粉煤灰。钢渣水化速率大于粉煤灰。利用SEM观察了含钢渣胶凝村料水化产物的微区形貌特征。结果显示:掺钢渣的料胶凝材料的水化产物形貌与纯水泥单独的水化产物形貌相似,水化样的空隙中能清晰看到针状的钙矾石(AFt)晶体和CSH凝胶。 研究了钢渣矿粉和粉煤灰单掺和复掺时对水泥水化热的影响。研究结果表明:钢渣和粉煤灰单掺和复掺都不程度的降低了水泥的水化热。他们的作用效果相当:45%的钢渣或粉煤灰可降低P.O42.5水泥一天水化热的1/3,7天的水化热可降低1/4。 探讨了不同强度等级、不同掺量钢渣高性能混凝土的工作性、力学性能;在大量试验的基础上,对不同掺量钢渣混凝土的初始坍落度、坍落度损失、抗压强度、抗渗性、干燥收缩及抗冻融性等性能进行了全面分析。并与粉煤灰、硅灰作为掺和料配制相同级别的混凝土进行对比。研究表明:钢渣是一种活性矿物,它的掺入能有效的改善混凝土的工作性能。用钢渣矿粉取代20~50%的硅酸盐水泥配制C20~C60的混凝土,具有可泵性能好,自密实等优点。其掺量≤20%时,不降低混凝土的强度。钢渣和粉煤灰按一定比例复配可制出大流动度的C50以上的高强混凝土。


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