冶金渣在超硫酸盐水泥中的应用及其增强机理研究

论文摘要

超硫酸盐水泥也被称为硫酸盐矿渣水泥（Sulphate-activated slag cement）或石膏矿渣水泥（Gypsum-slag cement）,它采用的是硫酸盐激发,并适当结合碱激发。超硫酸盐水泥具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能、高强、低水化热、耐高温、生产能耗低等优点。本文针对不同体系超硫酸盐水泥的综合性能研究,找出体系中各种不同胶凝材料的合适掺量范围,并确定最佳配合比,使其具备良好的工作性、力学性和耐久性,使冶金渣得到有目的、高附加值、安全地使用,进而节省堆存土地,保护天然自然资源。本文研究的两个体系分别为：矿渣超硫酸盐水泥体系、钢渣超硫酸盐水泥体系；综合性能测试包括：标准稠度用水量、凝结时间、安定性、抗折抗压强度、干燥收缩率、碳化试验、冻融循环试验、XRD、SEM和综合热分析等。研究表明：（1）通过调整组分配比,可制备出满足国标要求的32.5、42.5及52.5强度等级的超硫酸盐水泥。（2）碱性激发剂能够调节矿（钢）渣超硫酸盐水泥的凝结时间和标准稠度用水量,提高早期强度。熟料对钢渣、矿渣的水化有激发作用,适宜的熟料掺量能大幅提高矿（钢）渣超硫酸盐水泥的强度。（3）对于矿渣超硫酸盐水泥体系,1%熟料掺量的矿渣超硫酸盐水泥28d抗压强度超过60MPa。改变石膏种类,矿渣超硫酸盐水泥凝结时间增长,强度降低。外加剂对矿渣超硫酸盐水泥性能的影响不明显,没有出现适宜性不良问题。（4）对于钢渣超硫酸盐水泥体系,钢渣细度越细,反应活性越高,水泥凝结越快,强度越高。体系中引入粉煤灰能延长钢渣超硫酸盐水泥凝结时间,提高体系后期强度；引入煅烧高岭土将增大标准稠度用水量,延长凝结时间,提高体系强度。（5）矿（钢）渣超硫酸盐水泥的抗碳化、抗冻融性能差。（6）矿（钢）渣超硫酸盐水泥的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶；水化28d后,硬化水泥石中存在未完全水化的石膏相、矿（钢）渣颗粒。矿渣超硫酸盐水泥石中孔隙多,钙矾石晶体生长在孔壁上,为短片棒状、细针状；钢渣超硫酸盐水泥石中孔隙少,钙矾石晶体在水化产物与矿（钢）渣颗粒的界面处生成,为细针状晶体。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 冶金渣的循环利用情况
• 1.1.2 钢（矿）渣作为水泥混合材的可行性
• 1.2 超硫酸盐水泥发展状况
• 1.2.1 超硫酸盐水泥的概念
• 1.2.2 超硫酸盐水泥的国内外研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 本文研究思路及主要内容
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 主要研究内容
• 第2章 原材料特性及试验方法
• 2.1 原材料及特性
• 2.1.1 钢渣
• 2.1.2 矿渣
• 2.1.3 水泥熟料
• 2.1.4 石膏
• 2.1.5 混合材
• 2.1.6 外加剂
• 2.1.7 其它原料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 物理与力学性能测试
• 2.2.2 耐久性能
• 2.2.3 微观测试
• 第3章 矿渣超硫酸盐水泥
• 3.1 熟料对矿渣超硫酸盐水泥性能影响
• 3.1.1 熟料对矿渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 3.1.2 熟料对矿渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 3.1.3 熟料对矿渣超硫酸盐水泥耐久性能影响
• 3.2 碱性激发剂对矿渣超硫酸盐水泥性能影响
• 3.2.1 碱性激发剂对矿渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 3.2.2 碱性激发剂对矿渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 3.2.3 碱性激发剂对矿渣超硫酸盐水泥耐久性能影响
• 3.3 石膏对矿渣超硫酸盐水泥性能影响
• 3.3.1 石膏对矿渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 3.3.2 石膏对矿渣超硫酸盐水泥体系力学性能影响
• 3.4 外加剂对矿渣超硫酸盐水泥性能影响
• 3.4.1 外加剂对矿渣超硫酸盐水泥体系物理性能的影响
• 3.4.2 外加剂对矿渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 钢渣超硫酸盐水泥
• 4.1 熟料对钢渣超硫酸盐水泥性能影响
• 4.1.1 熟料对钢渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 4.1.2 熟料对钢渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 4.1.3 熟料对钢渣超硫酸盐水泥耐久性能影响
• 4.2 碱性激发剂对钢渣超硫酸盐水泥性能影响
• 4.2.1 碱性激发剂对钢渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 4.2.2 碱性激发剂对钢渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 4.2.3 碱性激发剂对钢渣超硫酸盐水泥耐久性能影响
• 4.3 钢渣细度对钢渣超硫酸盐水泥性能影响
• 4.3.1 钢渣细度对钢渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 4.3.2 钢渣细度对钢渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 4.3.3 钢渣细度对钢渣超硫酸盐水泥耐久性能影响
• 4.4 混合材对钢渣超硫酸盐水泥性能影响
• 4.4.1 混合材对钢渣超硫酸盐水泥物理性能影响
• 4.4.2 混合材对钢渣超硫酸盐水泥力学性能影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 微观分析
• 5.1 XRD分析
• 5.2 SEM分析
• 5.3 综合热分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录