鋼渣活性激發(fā)技術(shù)及其在水泥中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，其產(chǎn)量約為卡H鋼產(chǎn)量的12～20％。2007年我國鋼鐵工業(yè)排出鋼渣量達到了8500萬噸，全國鋼渣累計積存量達到3億多噸。大量鋼渣不僅占用大量土地，還對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。 鋼渣的化學(xué)組成與水泥熟料相近，是一種具有潛在水化活性的膠凝材料。用鋼渣作混合材生產(chǎn)鋼渣水泥是實現(xiàn)這一工業(yè)廢渣建筑材料資源化和高值化的重要途徑之一。但因鋼渣低水化活性的影響，鋼渣水泥早期強度偏低，鋼渣在水泥中的摻量也較低，一般僅為1

2、0％左右。因此，各種用于提高水泥中鋼渣摻量及改善鋼渣水泥性能的應(yīng)用技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點，其中如何激發(fā)鋼渣活性、提高鋼渣水泥的早期強度是問題的關(guān)鍵。 本文旨在采用堿礦渣水泥的激發(fā)原理研制以鋼渣為主要原料的堿激發(fā)鋼渣膠凝材料，從而達到充分利用鋼渣、減少鋼鐵工業(yè)對環(huán)境的污染、降低水泥工業(yè)環(huán)境負(fù)荷的目的。先將鋼渣預(yù)磨至一定細度，研究了鋼渣預(yù)磨細度對鋼渣膠凝材料性能的影響。探討了多種激發(fā)劑對鋼渣活性的影響。通過多種激發(fā)劑的復(fù)合，減少了激

3、發(fā)劑用量，改善了激發(fā)效果。研究了鋼渣、礦渣、粉煤灰等混合材對鋼渣膠凝材料性能的影響。通過混合材的復(fù)合摻加進一步提高了鋼渣膠凝材料的早期強度。以鋼渣、礦渣、熟料為主要原料，并摻入復(fù)合激發(fā)劑，制備了一種鋼渣摻量高、早期強度高的鋼渣膠凝材料，并對鋼渣膠凝材料的水化產(chǎn)物及激發(fā)劑的影響進行了研究。 研究成果如下: 1.鋼渣比表面積在310m2/kg以上時，鋼渣顆粒具有較好的水化活性；通過混合粉磨后制得的鋼渣膠凝膠凝材料比表面積在4

4、30m2/kg左右時，鋼渣膠凝材料的性能較好。 2.以水玻璃、生石灰等四種堿性激發(fā)劑組成的堿性復(fù)合激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑、鈉型激發(fā)劑均能有效地激發(fā)鋼渣的膠凝活性，大幅度提高了鋼渣膠凝材料的早期強度。堿性復(fù)合激發(fā)劑的摻加可使鋼渣膠凝材料的3d強度提高10MPa，28d強度提高5MPa，但其摻量較大(6％)。鈉型激發(fā)劑同樣能夠很好的激發(fā)鋼渣活性，鋼渣膠凝材料的3d強度提高了8MPa，28d強度提高了6MPa。硫酸鹽激發(fā)劑能夠有效的改善

5、鋼渣膠凝材料的凝結(jié)時間，但對鋼渣活性的激發(fā)效果有限，并對鋼渣膠凝材料的后期強度不利。 3.摻加3％的復(fù)合激發(fā)劑后，鋼渣膠凝材料的3d抗壓、抗折強度可達28.4Mpa和6.5MPa，28d抗壓、抗折強度達到了49.0MPa和8.1Mpa，其3d抗壓強度提高了115.2％，鋼渣膠凝材料由32.5增至42.5R。激發(fā)劑的復(fù)合摻加達到了改善激發(fā)效果、減少激發(fā)劑用量的目的。 4.鋼渣、礦渣、粉煤灰復(fù)合摻加后，鋼渣膠凝材料的性能進一

6、步提高。鋼渣膠凝材料的最佳組成范圍(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:水泥熟料20～25％-鋼渣35～40％-礦渣30～35％-粉煤灰5％-二水石膏5％-復(fù)合激發(fā)劑3％，其性能達到了42.5R復(fù)合水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)，且有較多的富余強度。 5.硬化漿體的SEM、XRD、EDS分析表明，激發(fā)劑對鋼渣膠凝材料水化產(chǎn)物種類沒有影響，但水化產(chǎn)物數(shù)量有所不同。硬化漿體中Ca(OH)2晶體的含量大大降低，C-S-H凝膠和棒柱狀A(yù)Ft晶體的生成量顯著增多。 6

7、.鋼渣、礦渣、粉煤灰多組分混合材復(fù)合后，有利于相互激發(fā)水化活性、促進水化產(chǎn)物的生成和提高水泥硬化漿體結(jié)構(gòu)的密實程度，存在強度的超疊加效應(yīng)。 7.鋼渣活性激發(fā)的機理在于，激發(fā)劑提高了鋼渣水化活性，加速了鋼渣中玻璃體的解離，釋放出Ca2+和硅-(鋁)氧四面體離子，礦渣、粉煤灰的水化消耗了液相中的Ca2+，生成了更多的C-S-H凝膠和AFt晶體，使鋼渣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷解體。大量水化產(chǎn)物相互交織、搭接，后生成的水化產(chǎn)物填充其中，從而使水泥