论文部分内容阅读
硫铝酸盐水泥作为一种具有快硬早强性能的特种水泥,其生产能耗低、CO2排放量较少。钢渣是炼钢时产生的具有弱胶凝活性的工业废弃物,其综合利用率较低。本文将钢渣粉作为辅助胶凝材料替代部分硫铝酸盐水泥,通过物理力学性能、孔溶液p H值、X射线衍射、压汞测试、电阻率、化学收缩和自收缩等试验,研究了钢渣粉对硫铝酸盐水泥的水化机理和收缩特性的影响规律。主要结论如下:钢渣粉掺量在20%以内时会降低硫铝酸盐水泥浆体的初始流动度,但掺量继续增大时,浆体流动度不断增大。掺入钢渣粉延长了水泥浆体的凝结时间。20%以上掺量钢渣粉的硬化水泥浆体在180 d龄期内抗压强度不断增大,并未倒缩。强度贡献系数能反映钢渣粉在不同龄期时的水化活性,10%和20%掺量钢渣粉有利于硫铝酸盐水泥浆体长期强度的发展。掺钢渣粉硫铝酸盐水泥浆体的主要水化产物为钙矾石,未观测到Ca(OH)2晶体。40%掺量钢渣粉水泥浆体在28 d时生成了有助于提高后期强度的水化钙铝黄长石(C2ASH8)。在90 d内,水泥浆体的化学结合水含量随着钢渣粉掺量增大而减小,而180 d时,钢渣粉掺量为10%、20%和40%时水泥浆体的化学结合水含量超过空白组,表明生成了更多水化产物。钢渣粉中的C3S和C2S缓慢水化会生成Ca(OH)2,使水泥浆体孔溶液p H值升高。掺入钢渣粉改变了180 d时硬化水泥浆体的孔径分布,使小于20 nm的孔减少,大于200 nm的孔增多。钢渣粉中的RO相在180 d内呈惰性。硫铝酸盐水泥浆体的化学收缩随着钢渣粉掺量增大而减小,钢渣粉掺量不大于20%时水泥浆体化学收缩主要集中在前12 h,掺量大于20%时水泥浆体化学收缩在72 h内变化缓慢。硬化浆体的自收缩随着钢渣粉掺量增大而减小,与浆体内部相对湿度存在很好的线性关系。自收缩占线性化学收缩的比例很低,绝大部分化学收缩以未充水毛细孔存在。干燥收缩与自收缩发展趋势相似,但收缩量较自收缩更大。随着钢渣粉掺量增大,硫铝酸盐水泥浆体电阻率逐渐减小,根据电阻率微分曲线将水泥浆体水化过程分为溶解期、诱导期、加速期、减速期和稳定期五个阶段,且与浆体内部温度变化有很好的对应关系。掺钢渣粉硫铝酸盐水泥浆体的凝结时间、化学收缩和自收缩均随电阻率发展呈线性相关,强度则随水泥浆体的电阻率对数发展呈线性正相关。养护温度升高,28 d时空白组的抗压强度发生倒缩,掺钢渣粉水泥浆体强度则继续增强。40℃和60℃下,掺钢渣粉水泥浆体化学结合水含量高于20℃。60℃养护下掺钢渣粉水泥浆体6 h至3 d时孔溶液p H值变化远高于20℃。在72 h时,空白组硫铝酸盐水泥的化学收缩随着养护温度升高而减小,40%掺量钢渣粉时不同温度的化学收缩变化不大。本文通过研究掺钢渣粉硫铝酸盐水泥的水化和收缩机理,为钢渣粉作为硫铝酸盐水泥的辅助胶凝材料提供理论依据和数据参考,有助于推动钢渣综合利用,实现可持续发展。