本文關(guān)鍵詞：以鋼鐵行業(yè)固廢為原料的高強(qiáng)高性能混凝土研究

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【摘要】：鋼鐵工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高,資源、能源的消耗和廢棄物排放問題日益嚴(yán)重。鋼渣和礦渣是鋼鐵行業(yè)中最具代表性的固體廢棄物,利用鋼鐵行業(yè)固廢制備高性能混凝土,能夠有效解決其難以大宗利用的問題。本文以鋼渣、礦渣及脫硫石膏制備膠凝材料,以廢石和尾礦砂為骨料,制備全固廢高性能混凝土,并對(duì)鋼渣礦渣的協(xié)同水化反應(yīng)機(jī)理開展基礎(chǔ)研究。超細(xì)粉磨使得鋼渣的晶體結(jié)構(gòu)的改變,比表面積增大,能夠?qū)︿撛鸬綑C(jī)械力活化作用。鋼渣粉較為合適的比表面積為560m2/kg。鋼渣粉粒度分布具有分形特征,并且與比表面積呈現(xiàn)出線性相關(guān)性。CaO或者Na2SO4的摻入能夠促進(jìn)混凝土早期強(qiáng)度的提高,對(duì)后期強(qiáng)度和水化反應(yīng)產(chǎn)物影響不大。利用Krstulovic-Dabic水化動(dòng)力學(xué)模型對(duì)全固廢膠凝材料的水化反應(yīng)過程進(jìn)行模擬。結(jié)果表明:在鋼渣摻量40%以內(nèi),不同鋼渣礦渣比例膠凝材料的水化過程均可表示為結(jié)晶成核與晶體生長(zhǎng)(NG)、相邊界反應(yīng)(I)和擴(kuò)散(D)3個(gè)階段。隨著鋼渣摻入比例的增加,水化反應(yīng)的誘導(dǎo)期時(shí)間延長(zhǎng),水化產(chǎn)物生成速度變慢。在水化初期NG是控制因素,隨著水化程度提高,逐漸轉(zhuǎn)由I控制,最終轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒁反應(yīng)。鋼渣摻入比例從10%增加至40%的過程中,混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)。當(dāng)鋼渣粉、礦渣粉、脫硫石膏所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)依次為40%、48%、12%,比表面積依次為 560m2/kg、580m2/kg、640m2/kg。膠凝材料用量為500kg/m3,水膠比為0.27,PC減水劑用量為膠凝材料的0.4%,砂率為0.37,30℃濕熱養(yǎng)護(hù)時(shí),可以制備出28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到71.47MPa的混凝土。制備的高性能混凝土耐久性能優(yōu)良,符合GB/50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的技術(shù)要求。鋼渣-礦渣-脫硫石膏膠凝材料的水化產(chǎn)物物相中主要包括鈣礬石(AFt)、Ca(OH)2、C2S、C3S和RO相。在脫硫石膏的激發(fā)作用下,鋼渣和礦渣的協(xié)同水化反應(yīng)促進(jìn)了水化產(chǎn)物的生成,水化產(chǎn)物以鈣礬石(AFt)和水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠為主。反應(yīng)后期水化產(chǎn)物數(shù)量迅速增加。針棒狀的AFt晶體穿插于C-S-H凝膠之中,使得硬化漿體的結(jié)構(gòu)更加致密。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU528.31

【參考文獻(xiàn)】

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