钢渣—水泥复合胶凝材料水化过程及性能研究

发布时间：2017-10-03 11:47

  本文关键词：钢渣—水泥复合胶凝材料水化过程及性能研究

  更多相关文章： 钢渣 水泥 水化热 动力学 膨胀率 强度

【摘要】：钢渣和水泥的组成相似,主要氧化物是SiO2和CaO；水硬性胶凝物质主要是C2S、C3S以及C3A。本文主要从水化热角度研究钢渣作为胶凝材料的应用价值,从动力学角度研究其水化控制机制,并且为了增加钢渣在胶凝材料中的含量,研究了安定性和早期强度的改善方法。新余钢渣-水泥复合胶凝材料和水泥的水化放热速率曲线相似,均包括诱导前期、诱导期、加速期、减速期和稳定期。钢渣加入量分别为20%、30%、40%时,早期水化阶段,钢渣对水泥的水化起抑制作用。钢渣加入量在0%-40%之间,随着钢渣掺量的增加,加速期水化放热速率降低,水化热降低。钢渣能够降低浆体内的热量释放,降低热应力,进而减少裂缝的出现概率。过量钢渣会导致强度降低,钢渣掺量0%～40%范围内,复合胶凝材料水化12 h,浆体结构随着钢渣掺量的增加致密度降低。钢渣加入量为40%的净浆,不能硬化成型。钢渣掺量0%、20%、30%时,复合胶凝材料的水化动力学控制机制为结晶成核与晶体生长(NG)→相边界反应(I)→扩散(D)。钢渣掺量40%时,水化过程不符合Krstulovic-Dabic动力学模型。钢渣掺量0%～30%范围内,随着钢渣掺量增加,水化速率常数KNG、 K1、KD均逐渐减小。水胶比为0.35、0.45、0.55、0.65时,25%新余钢渣-75%水泥复合胶凝材料随着水胶比的增加,早期水化放热速率降低,后期的水化放热速率差距减小。钢渣和水泥混合形成的复合胶凝材料在水胶比为0.35可以充分水化。水胶比为0.35、0.45、0.55、0.65时,钢渣-水泥复合胶凝材料水化历程均为NG→I→D。增加净浆的水胶比,则KNG、KI、KD均减小,并且净浆结构逐渐变得松散。提高沙钢精炼渣的比表面积能够降低钢渣-水泥复合胶凝材料的净浆膨胀率。在钢渣掺量10%时,与比表面积为454.99 m2·kg-1的钢渣比较,钢渣比表面积为598.43 m2·kg-1的净浆沸煮膨胀率降低了72.14%,压蒸膨胀率降低了51.40%。SEM分析微观结构,增大钢渣的比表面积,浆体整体结构逐渐致密。灰色关联度分析,在沸煮、压蒸条件下,钢渣掺量与膨胀率的关联度分别为0.7207和0.8225,比表面积与膨胀率的关联度分别为0.6081和0.5536,钢渣掺量对膨胀率的影响程度更大。30%九江钢渣-70%水泥复合胶凝材料的胶砂强度在振实时间160 s时,振实充分,并且3d和7d抗压强度最高。水胶比为0.40、0.45、0.50和0.55时,胶砂抗压抗折强度随着水胶比的增加而降低。灰色关联度分析得知,相较于振实时间,水胶比对于胶砂抗压抗折强度的影响更大,因此为了提高钢渣的掺量,可以在降低水胶比的前提下,选择合适的振实时间。
【关键词】：钢渣 水泥 水化热 动力学 膨胀率 强度
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ177
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-19
• 第一章 绪论19-31
• 1.1 钢渣的产生和利用现状19
• 1.2 钢渣的组成19-20
• 1.3 钢渣的分类20
• 1.4 钢渣的处理方法20-21
• 1.5 钢渣在应用中存在的问题21-22
• 1.5.1 早期强度低21
• 1.5.2 安定性差21-22
• 1.6 钢渣的早期强度及安定性改善方法22-24
• 1.6.1 提高早期强度的方法22-23
• 1.6.1.1 高温重构法22
• 1.6.1.2 机械激发法22
• 1.6.1.3 化学激发法22-23
• 1.6.1.4 高温养护激发法23
• 1.6.2 安定性的改善方法与评价23-24
• 1.6.2.1 预处理法23-24
• 1.6.2.2 碳化法24
• 1.6.2.3 钢渣安定性评价24
• 1.7 钢渣的应用途径24-29
• 1.7.1 用作胶凝材料替代部分水泥24-25
• 1.7.2 用作生产水泥的原料25
• 1.7.3 用作骨料25-26
• 1.7.4 矿渣钢渣复掺的应用26-27
• 1.7.5 制备陶瓷27
• 1.7.6 污水处理27-28
• 1.7.7 吸收二氧化碳28
• 1.7.8 11A-托勃莫来石的制备28
• 1.7.9 脱硫作用28-29
• 1.7.10 在农业领域的应用29
• 1.8 本课题的研究目的和意义29
• 1.9 本课题的研究内容29-31
• 第二章 实验部分31-37
• 2.1 实验原料31
• 2.2 实验仪器31-33
• 2.3 样品的制备方法33-34
• 2.3.1 钢渣的粉磨33
• 2.3.2 测定膨胀率的样品制备33
• 2.3.3 钢渣-水泥复合胶凝材料胶砂试样的制备33-34
• 2.4 性能测试方法34-35
• 2.4.1 钢渣比表面积34
• 2.4.2 SEM和XRD34
• 2.4.3 钢渣-水泥复合胶凝材料净浆水化热34
• 2.4.4 钢渣-水泥复合胶凝材料净浆膨胀率34-35
• 2.4.5 钢渣-水泥复合胶凝材料胶砂抗压抗折强度35
• 2.5 实验方案35-37
• 2.5.1 研究钢渣-水泥复合胶凝材料水化过程的实验方案35-36
• 2.5.2 研究钢渣-水泥复合胶凝材料安定性的实验方案36
• 2.5.3 研究钢渣-水泥复合胶凝材料胶砂强度的实验方案36-37
• 第三章 钢渣-水泥复合胶凝材料的水化过程研究37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 实验结果与讨论38-55
• 3.2.1 新余钢渣组成38-39
• 3.2.2 不同钢渣掺量的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化过程39-49
• 3.2.2.1 不同钢渣掺量的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热过程39-44
• 3.2.2.2 不同钢渣掺量的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化过程动力学44-48
• 3.2.2.3 不同钢渣掺量的净浆微观形貌48-49
• 3.2.3 不同水胶比的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化过程49-55
• 3.2.3.1 不同水胶比的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热过程49-52
• 3.2.3.2 不同水胶比的钢渣-水泥复合胶凝材料的水化过程动力学52-54
• 3.2.3.3 不同水胶比的硬化浆体微观形貌54-55
• 3.3 小结55-57
• 第四章 钢渣比表面积对钢渣-水泥复合胶凝材料安定性的影响57-65
• 4.1 引言57
• 4.2 实验结果与讨论57-63
• 4.2.1 沙钢精炼渣的组成57-58
• 4.2.2 钢渣粉磨特性58-59
• 4.2.3 不同比表面积的钢渣的微观形貌59-60
• 4.2.4 钢渣掺量及比表面积对钢渣-水泥净浆膨胀率的影响60-61
• 4.2.5 钢渣-水泥净浆膨胀率灰色关联度分析61-62
• 4.2.6 钢渣-水泥净浆微观形貌62-63
• 4.3 小结63-65
• 第五章 不同振实时间和水胶比的钢渣-水泥复合胶凝材料胶砂强度研究65-77
• 5.1 引言65
• 5.2 实验结果与讨论65-76
• 5.2.1 九江钢渣的组成65-66
• 5.2.2 水胶比对胶砂强度的影响66-68
• 5.2.3 振实时间对胶砂强度的影响68-70
• 5.2.4 灰色关联度分析70-76
• 5.3 小结76-77
• 第六章 结论与展望77-81
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-81
• 参考文献81-87
• 致谢87-89
• 研究成果和发表的学术论文89-91
• 作者及导师简介91-92
• 附件92-93

【参考文献】

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本文编号：965033