微生物提升钢渣胶凝材料安定性和强度的作用及机理

发布时间：2024-06-01 09:42

　　目前钢渣排放量、库存量大,但利用率不高,关键是安定性未能解决。本文研究提出了通过微生物矿化技术提升安定性和强度,研究了不同掺量微生物对钢渣中主要矿物相碳化反应速率的影响,测试了微生物掺量和钢渣粉比表面积对试件压蒸线性膨胀率和强度的影响,通过MIP和SEM分析试件孔隙率和微观形貌,并对微生物改性钢渣胶凝材料机理进行分析。结果表明,微生物能提高钢渣中游离氧化物和硅酸盐矿物相碳化反应速率,提高矿化产物的强度。要使试样压蒸线性膨胀率降低至0.5‰以下,采用微生物添加剂后,试验所用钢渣粉比表面积可由565 m²/kg降低至360 m²/kg。钢渣中掺入微生物可促进碳化过程中矿物相离子溶出和碳酸盐矿物生成,降低试件孔隙率,密实基体结构,从而提高钢渣胶凝材料试件的强度。微生物-钢渣胶凝材料制品强度可达40 MPa以上,其他物理性能均符合国家标准,在实际道路铺装工程应用中体积稳定性好,无泛碱现象,且利润优势显著,应用前景广阔。

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【部分图文】：

图1微生物添加剂的外观、微观形貌及芽孢萌发率随时间变化情况

将胶质芽孢杆菌接种于灭菌后的培养基溶液培养,离心制备浓缩菌液,再采用喷雾干燥设备制成菌粉,作为微生物添加剂使用。肉眼观察的外观如图1(a)所示,扫描电镜下观察的芽孢如图1(b)所示。将该微生物接种于无菌培养基中30℃培养24h,通过流式细胞仪(ACEAD2040R,Chin....

图2微生物对矿物转化率的影响

微生物的加入同样对β-C2S和C3S反应速率和转化程度均有显著提升,如图2(c)、(d)所示,当碳化时间为80min时,掺4%微生物的β-C2S转化率由40%提高至60%,C3S转化率由36%提高至59%。当碳化时间为180min时,β-C2S和C3S转化率分别提高到87%和....

图3掺微生物不同矿物浆体碳化后强度增长率σ

σ=Cm-C0C0×100%(2)式中:σ为矿物浆体的强度增长率,%;Cm为掺微生物的矿物浆体碳化强度,MPa;C0为不掺微生物的矿物浆体碳化强度,MPa。

图4标准和碳化条件养护下不同细度钢渣粉砂浆试件压蒸线性膨胀率

对不同细度钢渣粉所制备的砂浆试件在标准和碳化条件养护后,进行压蒸处理并通过比长仪测定计算压蒸线性膨胀率,结果如图4所示。标准养护试件(B)的线性膨胀率超过2.5‰,并且试件表面出现开裂现象,表明钢渣存在严重的安定性不良性问题。而碳化养护后的钢渣粉砂浆试件(C-0%和C-4%实验组....

本文编号：3985709