钢渣改性及其对水泥基材料性能影响试验研究

发布时间：2017-09-07 20:43

  本文关键词：钢渣改性及其对水泥基材料性能影响试验研究

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【摘要】：截止2015年底,安徽省钢铁产能达到3000-3500万吨,若按10%估算,我省2015年的钢渣产量大概为300-350万吨。钢渣的排放不仅占用大量的土地资源,对环境和人体健康也带来了不良影响。钢渣在化学成分及矿物组成上类似于硅酸盐水泥熟料,具有一定的胶凝性,但钢渣自身体积稳定性问题,已成为限制其应用于水泥混凝土中的主要原因。若能减少钢渣中游离氧化钙含量,改善钢渣应用于水泥混凝土材料的体积稳定性,既能节约资源、降低成本,又能保护环境、减少土地浪费。本文针对安徽省马钢钢渣粉矿物组成、微观结构、物理性能等进行了基础研究。通过荧光分析、XRD等手段分析马钢钢渣粉的化学成分及矿物组成。对钢渣粉原材料进行体积稳定性试验,力学性能试验,探究了钢渣粉原材料游离氧化钙对水泥基材料体积稳定性的影响。将煤矸石作为改性剂,按不同比例优化设计,通过其成分中Si O2和Al2O3在高温800℃条件下进行物理化学反应吸收钢渣中f-Ca O,对热处理混合料中的游离氧化钙进行滴定分析,确定钢渣与煤矸石的最佳配比。本研究针对改性热处理钢渣粉混合料在水泥基材料中的应用进行了系统的试验研究,探讨混合料掺量对水泥安定性,水泥砂浆体积稳定性、力学性能的影响,通过扫描电镜机理研究,分析混合料对水泥基材料性能影响的原因。试验结果表明:水泥基材料力学性能随着单掺钢渣粉掺量增大而降低,尤其早期强度下降较为明显,但后期有一定的提高;单掺钢渣粉对水泥基材料体积稳定性影响明显,相同龄期随着钢渣掺量增大,自由膨胀率随之升高。分析得出,f-Ca O是导致水泥基材体体积膨胀的根源。对于钢渣原材料热处理前后,游离氧化钙含量无明显变化;随着改性剂煤矸石的掺量从10%增加到50%,通过热处理工艺,其游离氧化钙含量降低率则从8.24%提升到50%。当混合料中煤矸石占40%时,混合料中游离氧化钙的含量为1.12%,满足熟料中游离氧化钙含量的要求。将钢渣与煤矸石的质量比按6:4混合进行热处理,制备新型混合材,研究其对水泥基材料性能的影响。结果表明,随着该混合料掺量的增加,水泥基材料体积补偿收缩效果明显改善,力学性能随掺量增加而降低,但后期有所提高;当掺入20%改性混合料其后期抗折强度没有降低,抗压强度比单掺钢渣粉有显著提高。通过扫描电镜观察,掺加改性钢渣混合料与其空白试样水泥基材料相比,其凝胶体含量变化不大,但随着龄期增长,掺加改性钢渣混合料水泥石密实度有所提高,片状晶体结构填充空隙,可能是对水泥基材料体积补偿收缩原因所在。
【关键词】：钢渣粉 煤矸石 游离氧化钙 体积稳定性 力学性能
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 引言11-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 课题研究背景12-14
• 1.2 国内外现状14-17
• 1.2.1 国外研究现状14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.2.3 钢渣在建筑材料中的应用14-16
• 1.2.4 钢渣在农业生产中的应用16-17
• 1.2.5 钢渣在去污除杂领域的应用17
• 1.3 钢渣的基本性质17-21
• 1.3.1 钢渣原材料的物理化学性质17-19
• 1.3.2 钢渣的胶凝性19-20
• 1.3.3 钢渣的体积稳定性20-21
• 1.4 课题的研究意义与研究内容21-23
• 1.4.1 课题的研究意义与创新21
• 1.4.2 课题的研究内容21-23
• 第二章 钢渣粉原材料对水泥基材料性能的影响23-35
• 2.1 前言23-24
• 2.2 试验部分24-28
• 2.2.1 试验原材料及试验仪器24-25
• 2.2.2 试验方法25-28
• 2.3 结果分析及讨论28-34
• 2.3.1 钢渣的化学成分及矿物组成分析28-31
• 2.3.2 密度及比表面积分析31
• 2.3.3 体积稳定性试验31-33
• 2.3.4 力学性能试验33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 钢渣的改性及其对游离氧化钙的影响35-51
• 3.1 前言35
• 3.2 钢渣微观结构分析35-36
• 3.3 改性剂的选择36
• 3.4 改性剂概况36-41
• 3.5 技术路线图41-43
• 3.6 试验部分43-47
• 3.6.1 试验原材料及试验仪器43
• 3.6.2 试验方法43-47
• 3.7 结果分析与讨论47-50
• 3.7.1 钢渣的改性对游离氧化钙的影响47-50
• 3.7.2 钢渣粉改性后的安定性检测50
• 3.8 本章小结50-51
• 第四章 钢渣的改性及其对水泥基材料性能的影响51-61
• 4.1 前言51
• 4.2 试验部分51-57
• 4.2.1 试验原材料及试验仪器51-52
• 4.2.2 试验方法52-57
• 4.3 试验结果及其分析57-60
• 4.3.1 改性后的钢渣粉对水泥基材料体积稳定性的影响57-59
• 4.3.2 改性后的钢渣粉对水泥基材料力学性能的影响59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 钢渣的改性对水泥基材料影响的微观结构分析61-64
• 5.1 前言61
• 5.2 试验方法61
• 5.3 结果分析与讨论61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 作者简介及读研期间主要科研成果69

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