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重构钢渣及性能与应用

作　者: 耿栋健
导　师: 周宗辉
学　校: 济南大学
专　业: 材料学
关键词: 钢渣重构性能安定性混合材
分类号: X756
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钢渣是炼钢过程中的副产品,钢渣的排放量约占钢产量的15%-20%。钢渣利用率较低,尤其在建材方面。2009年,全国钢渣累计积存量达到3亿吨,大量钢渣弃置堆积,既污染环境又占用大量的土地,同时造成资源的浪费,给生态环境造成巨大的破坏,影响钢铁工业的可持续发展,所以对钢渣进行减量化、资源化和高价值综合利用研究,实现钢渣的高效回收利用,是我国钢铁工业以及建材工业等相关产业面临的重要课题之一。钢渣的成分非常复杂,通过对钢渣化学分析表明,钢渣含有的矿物与硅酸盐水泥熟料相类似,有C₃S、C₂S和C₄AF等胶凝性矿物,但其含量较少,导致钢渣活性较低,另外由于f-CaO和f-MgO的存在,容易引起钢渣的安定性不良。根据已有的研究可知,钢渣的活性偏低和体积稳定性差是制约其在水泥和混凝土中应用的两个根本原因,为此,本文提出了钢渣重构设计方案,通过添加校正材料（粘土、石灰石）改性,优化性能。实验设计单掺、复掺两种方式,研究了校正材料掺量、工艺条件对重构钢渣性能的影响,确定了最佳校正材料掺量、煅烧温度、保温时间、冷却方式等工艺制度。以最佳工艺制度重构钢渣,研究了重构钢渣作为水泥混合材和混凝土掺和料对水泥和混凝土性能的影响,确定了重构钢渣满足水泥混合材和混凝土掺和料的掺量范围。取得结论如下:（1）随着煅烧温度的升高,保温时间的延长,重构钢渣性能优化程度增大;另外,急冷与自然冷却相比,急冷后的重构钢渣生成的活性矿物较多。最佳工艺参数为:煅烧温度为1280℃,保温时间为60min,冷却方式为风冷。（2）重构钢渣的力学性能随着校正材料掺量的增加呈现先增高后降低的规律,说明校正材料掺量存在一个最佳值,使得重构钢渣生成较多C₄AF、C₂S等胶凝性矿物,提高其活性,改善其体积安定性。单掺粘土重构钢渣最佳配比为粘土6%,钢渣94%;单掺石灰石最佳配比为石灰石15%,钢渣85%。（3）复掺校正材料的最佳配比为:粘土为5%,石灰石为15%,钢渣为80%。与单掺校正材料重构钢渣相比,复掺校正材料重构钢渣的性能有较大的提高,体积安定性得到较大的改善;校正材料的比表面积越大,重构钢渣的性能越优越,活性越高,体积安定性改善越明显。（4）与掺入等量钢渣相比,掺重构钢渣的普通硅酸盐水泥的抗压强度增强,标准稠度需水量降低,初终凝时间缩短,重构钢渣掺量<50%时,体积安定性合格,能够作为混合材用于水泥中。（5）与掺入等量钢渣相比,掺重构钢渣的混凝土抗压强度明显增强,抗渗性、抗冻性较好,重构钢渣替代水泥的量≤20%时,能够作为掺合料用于混凝土。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章引言  10-22
  1.1 研究的目的与意义  10-11
  1.2 研究背景  11-13
    1.2.1 钢渣的分类  11
    1.2.2 钢渣的组成  11-13
  1.3 钢渣应用的研究动态  13-19
    1.3.1 钢渣的处理工艺  13-15
    1.3.2 钢渣的应用  15-19
  1.4 主要研究内容  19-22
    1.4.1 重构钢渣及性能研究  19-20
    1.4.2 重构钢渣的应用研究  20-22
第二章实验方案  22-30
  2.1 原料  22
  2.2 实验仪器  22-23
  2.3 实验方法  23-29
    2.3.1 样品的制备  23
    2.3.2 材料基本性能测试  23-29
  2.4 主要测试分析手段  29-30
第三章单掺校正材料重构钢渣  30-42
  3.1 实验原料  30
  3.2 单掺粘土重构钢渣  30-36
    3.2.1 工艺参数对重构钢渣性能的影响  31-33
    3.2.2 重构钢渣的性能研究  33-35
    3.2.3 重构钢渣水化试样的XRD 和SEM 分析  35-36
  3.3 单掺石灰石重构钢渣  36-40
    3.3.1 单掺石灰石重构钢渣性能研究  37-38
    3.3.2 单掺石灰石重构钢渣的XRD 和SEM 分析  38-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章复掺校正材料重构钢渣  42-52
  4.1 重构钢渣的制备  42
  4.2 复掺校正材料重构钢渣的性能分析  42-43
  4.3 重构钢渣的物理性能研究  43-44
  4.4 重构钢渣水化试样的性能研究  44-47
  4.5 校正材料细度对重构钢渣性能的影响  47-50
    4.5.1 不同细度校正材料重构钢渣性能研究  47-49
    4.5.2 重构钢渣水化试样性能研究  49-50
  4.6 本章小结  50-52
第五章重构钢渣在水泥中的应用研究  52-60
  5.1 实验原料  52
  5.2 重构钢渣和钢渣掺量对水泥物理性能的影响  52-55
  5.3 重构钢渣掺量对水泥水化产物性能的影响  55-58
  5.4 本章小结  58-60
第六章重构钢渣在混凝土中的应用研究  60-66
  6.1 实验原料  60-61
  6.2 重构钢渣作为掺和料配制混凝土  61
  6.3 重构钢渣作为掺和料对混凝土力学性能的影响  61-62
  6.4 混凝土中水泥浆体的性能分析  62-63
  6.5 重构钢渣掺量对混凝土抗渗性的影响  63-64
  6.6 重构钢渣掺量对混凝土抗冻性的影响  64
  6.7 本章小结  64-66
第七章结论  66-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
附录  74

重构钢渣及性能与应用

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