利用钢渣制备干粉砂浆的研究

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由于传统的现场搅拌砂浆存在计量不准、浪费能源、性能差和品种少、污染严重、工业废渣与外加剂难以应用等缺点,已不能满足现代工程发展的需要。干粉砂浆具有质量优良、环保、品种齐全、施工性能好等优势,但由于其直接成本高于传统的现场搅拌砂浆,制约了干粉砂浆的快速发展。与此同时,大量的钢渣造成了严重的环境负荷,开展钢渣高附加值利用研究,大量替代水泥应用到干粉砂浆的配制中,实现干粉砂浆的低成本化和高性能化,具有较高的理论和应用价值。本文利用SEM、XRD等测试手段,结合测试结合水、孔溶液碱度研究了钢渣粉自身的水化特性、水化产物组成、微观结构,以及钢渣粉对水泥水化硬化的影响规律。试验结果表明钢渣自身具有一定的水化硬化能力,其水化产物主要是CSH凝胶、Ca(OH)2,以及少量碳化形成的CaCO3和FeCO3,其微观结构疏松;钢渣粉能促进水泥熟料的水化,钢渣混合水泥的水化产物除了含有少量的Fe6(OH)12(CO3)外,与硅酸盐水泥的水化产物相似,钢渣粉掺量越高其水泥浆体微观结构越疏松。研究了化学外加剂、矿物外加剂,以及化学外加剂复合矿物外加剂对钢渣的激发效果及激发机理。结果表明适量的化学外加剂石膏、水玻璃、Na2SO4、Na2CO3、矿物外加剂矿渣、化学外加剂复合矿渣都能激发钢渣粉的水化活性,但矿渣更适宜用作钢渣的活性激发剂。设计钢渣砂浆的配合比,提出了钢渣等效系数的概念和计算方法,用以确定钢渣的超量系数。根据实验结果建立单掺钢渣砂浆、复掺钢渣-矿渣砂浆中钢渣粉的超量取代系数与掺量的相关性,确定其最佳掺量与超量系数。并通过实验确定钢渣砂浆、钢渣-矿渣砂浆适宜的用水量。最后通过正交实验选择适宜的外加剂种类和掺量,配制出一系列工作性能、力学性能和耐久性能良好的强度等级为M5、M10、M20的低成本掺钢渣的干粉砂浆。研究并比较了钢渣砂浆、钢渣-矿渣砂浆、水泥砂浆的抗碳化性能、抗收缩性能、抗开裂性能以及抗硫酸侵蚀性能,结果表明钢渣砂浆耐久性良好,能满足砂浆的耐久性要求,钢渣-矿渣砂浆相比水泥砂浆和钢渣砂浆具有更好的耐久性能。研究了钢渣干粉砂浆的生产工艺和施工工艺,模拟现场施工研究了应用技术,应用结果表明钢渣-矿渣干粉砂浆可以大量使用钢渣、矿渣工业废弃物取代部分水泥,具有显著的社会效益和经济效益。
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