本文關(guān)鍵詞：鋼渣—水泥復(fù)合膠凝材料水化過程及性能研究

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【摘要】：鋼渣和水泥的組成相似,主要氧化物是SiO2和CaO；水硬性膠凝物質(zhì)主要是C2S、C3S以及C3A。本文主要從水化熱角度研究鋼渣作為膠凝材料的應(yīng)用價值,從動力學(xué)角度研究其水化控制機(jī)制,并且為了增加鋼渣在膠凝材料中的含量,研究了安定性和早期強(qiáng)度的改善方法。新余鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料和水泥的水化放熱速率曲線相似,均包括誘導(dǎo)前期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期。鋼渣加入量分別為20%、30%、40%時,早期水化階段,鋼渣對水泥的水化起抑制作用。鋼渣加入量在0%-40%之間,隨著鋼渣摻量的增加,加速期水化放熱速率降低,水化熱降低。鋼渣能夠降低漿體內(nèi)的熱量釋放,降低熱應(yīng)力,進(jìn)而減少裂縫的出現(xiàn)概率。過量鋼渣會導(dǎo)致強(qiáng)度降低,鋼渣摻量0%～40%范圍內(nèi),復(fù)合膠凝材料水化12 h,漿體結(jié)構(gòu)隨著鋼渣摻量的增加致密度降低。鋼渣加入量為40%的凈漿,不能硬化成型。鋼渣摻量0%、20%、30%時,復(fù)合膠凝材料的水化動力學(xué)控制機(jī)制為結(jié)晶成核與晶體生長(NG)→相邊界反應(yīng)(I)→擴(kuò)散(D)。鋼渣摻量40%時,水化過程不符合Krstulovic-Dabic動力學(xué)模型。鋼渣摻量0%～30%范圍內(nèi),隨著鋼渣摻量增加,水化速率常數(shù)KNG、 K1、KD均逐漸減小。水膠比為0.35、0.45、0.55、0.65時,25%新余鋼渣-75%水泥復(fù)合膠凝材料隨著水膠比的增加,早期水化放熱速率降低,后期的水化放熱速率差距減小。鋼渣和水泥混合形成的復(fù)合膠凝材料在水膠比為0.35可以充分水化。水膠比為0.35、0.45、0.55、0.65時,鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料水化歷程均為NG→I→D。增加凈漿的水膠比,則KNG、KI、KD均減小,并且凈漿結(jié)構(gòu)逐漸變得松散。提高沙鋼精煉渣的比表面積能夠降低鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的凈漿膨脹率。在鋼渣摻量10%時,與比表面積為454.99 m2·kg-1的鋼渣比較,鋼渣比表面積為598.43 m2·kg-1的凈漿沸煮膨脹率降低了72.14%,壓蒸膨脹率降低了51.40%。SEM分析微觀結(jié)構(gòu),增大鋼渣的比表面積,漿體整體結(jié)構(gòu)逐漸致密�；疑P(guān)聯(lián)度分析,在沸煮、壓蒸條件下,鋼渣摻量與膨脹率的關(guān)聯(lián)度分別為0.7207和0.8225,比表面積與膨脹率的關(guān)聯(lián)度分別為0.6081和0.5536,鋼渣摻量對膨脹率的影響程度更大。30%九江鋼渣-70%水泥復(fù)合膠凝材料的膠砂強(qiáng)度在振實時間160 s時,振實充分,并且3d和7d抗壓強(qiáng)度最高。水膠比為0.40、0.45、0.50和0.55時,膠砂抗壓抗折強(qiáng)度隨著水膠比的增加而降低。灰色關(guān)聯(lián)度分析得知,相較于振實時間,水膠比對于膠砂抗壓抗折強(qiáng)度的影響更大,因此為了提高鋼渣的摻量,可以在降低水膠比的前提下,選擇合適的振實時間。
【關(guān)鍵詞】：鋼渣 水泥 水化熱 動力學(xué) 膨脹率 強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ177
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-19
• 第一章 緒論19-31
• 1.1 鋼渣的產(chǎn)生和利用現(xiàn)狀19
• 1.2 鋼渣的組成19-20
• 1.3 鋼渣的分類20
• 1.4 鋼渣的處理方法20-21
• 1.5 鋼渣在應(yīng)用中存在的問題21-22
• 1.5.1 早期強(qiáng)度低21
• 1.5.2 安定性差21-22
• 1.6 鋼渣的早期強(qiáng)度及安定性改善方法22-24
• 1.6.1 提高早期強(qiáng)度的方法22-23
• 1.6.1.1 高溫重構(gòu)法22
• 1.6.1.2 機(jī)械激發(fā)法22
• 1.6.1.3 化學(xué)激發(fā)法22-23
• 1.6.1.4 高溫養(yǎng)護(hù)激發(fā)法23
• 1.6.2 安定性的改善方法與評價23-24
• 1.6.2.1 預(yù)處理法23-24
• 1.6.2.2 碳化法24
• 1.6.2.3 鋼渣安定性評價24
• 1.7 鋼渣的應(yīng)用途徑24-29
• 1.7.1 用作膠凝材料替代部分水泥24-25
• 1.7.2 用作生產(chǎn)水泥的原料25
• 1.7.3 用作骨料25-26
• 1.7.4 礦渣鋼渣復(fù)摻的應(yīng)用26-27
• 1.7.5 制備陶瓷27
• 1.7.6 污水處理27-28
• 1.7.7 吸收二氧化碳28
• 1.7.8 11A-托勃莫來石的制備28
• 1.7.9 脫硫作用28-29
• 1.7.10 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用29
• 1.8 本課題的研究目的和意義29
• 1.9 本課題的研究內(nèi)容29-31
• 第二章 實驗部分31-37
• 2.1 實驗原料31
• 2.2 實驗儀器31-33
• 2.3 樣品的制備方法33-34
• 2.3.1 鋼渣的粉磨33
• 2.3.2 測定膨脹率的樣品制備33
• 2.3.3 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料膠砂試樣的制備33-34
• 2.4 性能測試方法34-35
• 2.4.1 鋼渣比表面積34
• 2.4.2 SEM和XRD34
• 2.4.3 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料凈漿水化熱34
• 2.4.4 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料凈漿膨脹率34-35
• 2.4.5 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料膠砂抗壓抗折強(qiáng)度35
• 2.5 實驗方案35-37
• 2.5.1 研究鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料水化過程的實驗方案35-36
• 2.5.2 研究鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料安定性的實驗方案36
• 2.5.3 研究鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料膠砂強(qiáng)度的實驗方案36-37
• 第三章 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化過程研究37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實驗結(jié)果與討論38-55
• 3.2.1 新余鋼渣組成38-39
• 3.2.2 不同鋼渣摻量的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化過程39-49
• 3.2.2.1 不同鋼渣摻量的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化放熱過程39-44
• 3.2.2.2 不同鋼渣摻量的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化過程動力學(xué)44-48
• 3.2.2.3 不同鋼渣摻量的凈漿微觀形貌48-49
• 3.2.3 不同水膠比的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化過程49-55
• 3.2.3.1 不同水膠比的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化放熱過程49-52
• 3.2.3.2 不同水膠比的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的水化過程動力學(xué)52-54
• 3.2.3.3 不同水膠比的硬化漿體微觀形貌54-55
• 3.3 小結(jié)55-57
• 第四章 鋼渣比表面積對鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料安定性的影響57-65
• 4.1 引言57
• 4.2 實驗結(jié)果與討論57-63
• 4.2.1 沙鋼精煉渣的組成57-58
• 4.2.2 鋼渣粉磨特性58-59
• 4.2.3 不同比表面積的鋼渣的微觀形貌59-60
• 4.2.4 鋼渣摻量及比表面積對鋼渣-水泥凈漿膨脹率的影響60-61
• 4.2.5 鋼渣-水泥凈漿膨脹率灰色關(guān)聯(lián)度分析61-62
• 4.2.6 鋼渣-水泥凈漿微觀形貌62-63
• 4.3 小結(jié)63-65
• 第五章 不同振實時間和水膠比的鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料膠砂強(qiáng)度研究65-77
• 5.1 引言65
• 5.2 實驗結(jié)果與討論65-76
• 5.2.1 九江鋼渣的組成65-66
• 5.2.2 水膠比對膠砂強(qiáng)度的影響66-68
• 5.2.3 振實時間對膠砂強(qiáng)度的影響68-70
• 5.2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析70-76
• 5.3 小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論與展望77-81
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87-89
• 研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-91
• 作者及導(dǎo)師簡介91-92
• 附件92-93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：965033