《鋼渣的安定性和提高其在混凝土中活性的研究》是依託北京化工大學，由劉家祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋼渣的安定性和提高其在混凝土中活性的研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉家祥
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼鐵工業廢棄物鋼渣年產生量大，但因其活性差、早期強度低，存在安定性問題一直未能實現大摻量大規模利用,因此必須解決鋼渣活性差、水化後體積膨脹的缺點。本研究的內容是鋼渣的基本性質與其活性、安定性之間關係的明晰，找出影響鋼渣活性的因素，明晰鋼渣早期強度低的原因，確定鋼渣中游離氧化鎂和游離氧化鈣的測定方法，明晰鋼渣和鋼渣在混凝土中的水化膨脹機理，鋼渣粉成分、比表面積和粒度分布對其活性的影響機理和規律；各類活性激發劑對鋼渣活性的影響，建立鋼渣安定性評價方法和標準的數學模型，開發出高效的鋼渣早強激發劑；解決鋼渣粉、鋼渣和礦渣複合粉配製混凝土的合理摻量、所配混凝土的工作性能和耐久性能。為鋼渣粉、鋼渣和礦渣複合粉大摻量套用提供依據，為配製出性能良好的鋼渣細集料混凝土提供依據，提高鋼鐵工業固體廢棄物資源化的利用水平，符合《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》環境領域的綜合治污與廢棄物循環利用優先主題規定。
結題摘要
本文研究鋼渣的物相組成及活性，鋼渣中游離氧化鎂和氧化鈣含量的測定，不同養護方法對鋼渣和摻鋼渣複合膠凝材料的水化過程。取得成果為：鋼渣組成決定其早期活性較水泥差，28d前水化速率遠小於水泥，28d後增大，360d非揮發水含量為16.21%。鋼渣水化放熱速率2h內大於水泥，2h後大幅下降，50h後接近零。標準養護鋼渣水化產物主要為水化矽酸鈣、氫氧化鈣和鈣礬石，惰性RO相等。CaO•aFeO1.5•bMnO2體系的三組分f-CaO中存在的相不同，有CaO、Ca2Fe2O5和Ca3Fe1.5Mn1.5O8；其中CaO常溫36h即完全水化；Ca2Fe2O5和Ca3Fe1.5Mn1.5O8壓蒸3h僅部分水化，抑制了CaO水化活性，它們水化反應固相體積膨脹率分別為43%和52%，在f-CaO中分別呈枝狀和無規則分布。二是發現用乙二醇－EDTA滴定結合差熱分析法測定鋼渣中f-CaO含量；碳化法測定鋼渣中活性氧化鎂含量；氯化銨－乙二醇－乙醇測定鋼渣中游離氧化鎂含量。三是隨鋼渣摻量的增加，鋼渣水泥複合膠凝材料的早期水化放熱速率降低，放熱量減少。鋼渣摻量0%、20%和30%時，複合膠凝材料水化由晶體成核與晶體生長到相邊界反應再到擴散反應。摻15%、30%、45%和60%鋼渣的複合膠凝材料3d活性指數為0.82、0.67、0.33、0.03，90d為0.94、0.86、0.66、0.24。摻5%納米二氧化矽的複合膠凝材料3d、7d和28d抗壓強度分別提高48.5%、45.4%和30.7%；摻3%碳酸鈣和2%CaSO4•2H2O的3d和28d抗壓強度提高59.9%和17.8%。摻玻璃纖維或玄武岩纖維複合膠凝材料壓蒸膨脹率減小29.36%。四是摻30%鋼渣高溫養護3d的複合膠凝材料中化學結合水量和Ca(OH)2含量比標準養護提高40.6%和25.0%；60℃碳化7h養護其3d、7d和28d抗壓強度提高63.94%、25.55%和11.79%。30%預碳化處理鋼渣粉製備的膠凝材料3d非揮發水含量是未碳化的2.2倍，膠凝材料28d化學結合水量增加18.18%；3d，7d，28d抗壓強度增加25.51%，21.55%和5.83%，對應的抗折強度增加18.90%，16.01%和10.91%；試件膨脹率減少71.64%。鹼性養護鋼渣硬化漿體7d、28d抗壓強度高於普通養護，90d，360d低於普通養護。
