钢渣在蒸压加气混凝土砌块中的应用与性能研究

发布时间：2020-07-13 17:46

【摘要】：钢渣是一种在炼钢过程中产生的固体废弃物,如果钢渣不能得到有效的处理,不仅会占用大量土地还会造成环境污染。近年来,为响应国家保护环境的基本政策,对钢渣的合理利用越来越受重视。本文将钢渣应用于蒸压加气混凝土中,研究了两个体系:钢渣-砂加气混凝土以及钢渣-粉煤灰加气混凝土。在钢渣-砂体系中研究了原料的不同配比、发气剂的掺量以及不同种类的激发剂对混凝土砌块强度及其干密度的影响,利用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜和差热分析仪研究其主要矿物组成和微观形貌。在钢渣-粉煤灰加气混凝土砌块体系中,研究了钢渣和粉煤灰掺量的最佳配比,同样用上述微观测试方法观察其主要矿物组成和微观形貌。最后通过水化量热法研究了两个体系中最佳配比混凝土砌块的水化放热行为。本文主要内容如下:(1)对实验原料钢渣和粉煤灰进行了 XRD分析,结果表明:钢渣的主要成分为C2S、C3S、C2F以及RO相;粉煤灰中主要的矿物成分为莫来石和石英。对钢渣等原料进行了粒度分析测试。(2)钢渣胶砂在经过蒸压之后的强度可以达到其常温养护下28天的强度,蒸压可以提高钢渣的早期强度。通过实验研究得到钢渣-砂加气砌块的最佳配合比为:钢渣掺量40%、河砂掺量40%、水泥掺量12%、石灰掺量6%、石膏掺量2%,铝粉掺量630g/m3,此时砌块强度较高,达到3.23MPa。并对其进行一系列的微观测试分析,结果表明:混凝土砌块中的Ca(OH)2在蒸压条件下已完全反应;凝土砌块的主要水化产物为托贝莫来石和硬硅钙石,为混凝土砌块的强度来源;砌块长时间受热之后总质量损失为16.83%,混凝土砌块的耐热性能一般。(3)加入激发剂都在一定程度上提高了钢渣-砂加气混凝土砌块的强度,其中加入硅酸钠(Na2Si04)对蒸压加气混凝土的激发效果最佳,其强度达到最高。加入不同激发剂对混凝土砌块的水化产物并没有特别大的影响,水化产物均生成了托贝莫来石、C-S-H凝胶以及未参加反应的Si02和惰性相RO相,其水化程度不同。(4)钢渣掺量在40%左右时钢渣-粉煤灰加气混凝土砌块的强度达到最优。从XRD和SEM结果分析可知,适宜的钙硅比是生成水化产物托贝莫来石的主要因素,钢渣和粉煤灰适宜的掺量可以优化混凝土砌块的水化产物组成。从TG/DSC曲线分析可以得到,40%的钢渣掺量水化产物生成最多,其质量损失最大。(5)钢渣-粉煤灰加气混凝土砌块的放热量及放热速率均低于钢渣-砂加气混凝土的放热量及放热速率。由于钢渣-粉煤灰加气混凝土放热量较低,其较适合应用于大体积混凝土的制备,不易造成混凝土由于放热而造成的结构不稳定问题。图[39]表[16]参[90]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU522.3
【图文】：

硫酸钠为分析纯化学试剂。逡逑２．１．１原材料理化性质逡逑下图２．１为钢渣的ＸＲＤ图。逡逑？逦Ｃ．Ｓ逡逑？逦ｃ＞逡逑？邋＾Ｃ：Ｆ逡逑？逦ＲＯ邋ｐｈａｓｅ逡逑？逡逑Ｉ逡逑＊邋？逡逑ｊｕＪＷＩＬｊＪｌ．．逡逑１Ｄ逦２０逦３０逦４Ｑ逦６０逦６０逦７０逡逑２９Ｔ逡逑图２．１钢渣的ＸＲＤ图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｓｌａｇ逡逑由图２．１可知，球磨之后的钢渣主要成分为Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｆ以及ＲＯ相。钢逡逑渣中的硅酸二钙、硅酸三钙等使得钢渣具有一定的胶凝活性，其胶凝活性随着其逡逑矿物成分碱度的增加而提高，然而钢渣中的氧化钙（ＣａＯ）含量也随之提高。钢渣粉逡逑中的硅酸二钙会在球磨过程中水化产生羟钙石，与此同时钢渣在生产和存放过程逡逑中部分羟钙石又会碳化导致形成方解石ＲＯ相属于惰性矿物，是指主要熔有逡逑氧化铁、氧化镁以及少量氧化锰等其他金属氧化物的高熔点物质，属于立方晶系，逡逑是最终影响钢渣胶凝活性的主要因素。逡逑下图２．２为粉煤灰的ＸＲＤ图。本实验所用的粉煤灰为二级粉煤灰。粉煤灰是逡逑由火力发电过程中产生的副产品，粉煤灰是由尺寸大小不同的较细小的的球状玻逡逑璃颗粒组成的

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别为钢渣、粉煤灰和水泥的粒度分布图。逡逑（１）钢渣的粒度分布逡逑下图为钢渣的粒度分布图。由图２．３可知，实验用钢渣粉中９０％颗粒粒径逡逑３１．８８ｐｍ以下，７５％的颗粒粒径在２３．００叫ｎ以下，含有５０％的颗粒粒径在１１．７５ｐｍ逡逑以下，有２５％的颗粒粒径在５．３５ｐｍ以下，有１０％的颗粒粒径在２．６２＾ｍ以下，钢逡逑渣粉的平均颗粒直径为１４．８９＠，颗粒粒径越小，表示钢渣粉越细。由上述数据逡逑表明，钢渣的细度明显小于水泥细度。据有关研究［６３］表明，在一定掺量范围内，逡逑钢渣粉中小于３０ｐｍ的颗粒含量多少与钢渣的强度的有极大的相关性，在１０到逡逑－１４－逡逑

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逦７０逡逑Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋Ｄｉａｍｅｔｅｒ邋（ｕｍ）逡逑图２．３钢渣的粒度分布图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｓｌａｇ逡逑（２）粉煤灰的粒度分布逡逑ｉ逦｜逦＇逦Ｉ逦１逦Ｉ逦１逦Ｉ逡逑４逦０－逡逑＿逦■一■一邋■一邋■—■—■—■逦－邋１００逡逑■邋■逦■邋■■一■逡逑３．５邋？逦：逡逑■邋■邋．■逡逑一逦■■逦－邋８０邋孑逡逑＾３０－逦■逦／逦＾逡逑0｝逦＾逦■逦Ｅ逡逑Ｅ邋２邋５邋－邋ｆ邋＾逦－邋６０邋｜逡逑３逦■逦■逦－逦Ｏ逡逑0邋：■■■＿＿邋＞逡逑＞邋２邋０邋－■邋■逦■■逦ｖ逡逑１逦／／逦－邋４０邋Ｈ逡逑５邋１５１／逦，逦§逡逑｜邋Ｙ逦－１逡逑０５逦Ｉ逦■逦ｎ逡逑１

【参考文献】