铬渣是冶金行业常见的一种废渣,其中含有六价铬时,会对人体产生毒性。铬渣大量堆积又得不到无害化或减害化处理会导致大气污染,地表水污染,地下水污染和生态系统退化等问题。为了推进铬渣规模化综合利用,本文的研究是在对铬渣进行无害化评价的基础上,将其作为原料应用于水泥混凝土中,这样既可以有效利用铬渣有价值的物理力学性能,也有利于节约宝贵的自然资源。本文结合三类铬渣的物理、化学和结构特征,分别以微铬渣粉作为掺合料,以水淬铬渣和硅铬渣作为细集料和以高碳铬渣作为粗集料来配制混凝土,研究该混凝土的物理力学性能,并检测和评价铬离子在水泥混凝土中固化效果。重点分析了不同掺量微铬渣粉对水泥的物理性能、水化过程、水化产物种类以及水泥水化后力学性能的影响,研究了各种铬渣混凝土的力学性能、抗氯离子渗透性能、抗冻融性能、抗碳化性能和微观结构与普通混凝土的差异。针对铬渣带来的性能问题,采用复掺硅灰或天然河砂的方式改善铬渣混凝土的力学性能与耐久性能。采用XRD、SEM和显微硬度等技术方法测试各种铬渣混凝土的硬化浆体与集料界面过渡区的变化。实验研究表明:(1)随着微铬渣粉掺量的增加,微铬渣水泥的标准稠度用水量逐渐减小,水泥初凝和终凝时间也逐渐延长,试块体积膨胀率不断增加,但即使掺量达50%,其膨胀率仅为0.22%,低于有关标准0.5%的膨胀率限制,说明其体积安定性合格。微铬渣粉的掺入降低水泥净浆的早期强度同时也减少了水泥水化的总放热量,但后期强度增进率较普通水泥要大。掺量40wt%微铬渣粉水泥净浆在0-7d表面浸出浓度为0.015 mg/L,远低于世界卫生组织规定饮用水中铬离子的最高允许浓度0.05mg/L。(2)复掺硅灰可以改善微铬渣粉混凝土的显微结构和耐久性能以及提高其力学性能和界面过渡区显微硬度。随着复掺硅灰掺量的增加,微铬渣粉混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻融性能逐渐增强,复掺5wt%的硅灰在提高微铬渣粉混凝土抗碳化性能最佳,复掺10wt%硅灰在提高微铬渣粉混凝土7d和28d的抗压强度最佳。(3)硅铬渣和水淬铬渣是一种具有一定活性的集料,在混凝土中可以提高界面过渡区的强度。硅铬渣砂浆和水淬铬渣砂浆试样后期强度增长较快,水化28d时抗压强度分别为56.2MPa和51.8MPa,且硅铬渣砂浆强度甚至高于天然河砂砂浆试样高。试样浸泡0-14d的铬离子表面浸出浓度分别为0.042 mg/L和0.033 mg/L。(4)硅铬渣和水淬铬渣作为细集料可以有效提高混凝土的力学性能、抗氯离子渗透性能、抗冻融性能和抗碳化性能。掺入一定量的天然河砂后,可以进一步改善硅铬渣和水淬铬渣混凝土力学性能,且硅铬渣和水淬铬渣作为细集料优选掺量为60-80wt%。(5)高碳铬渣作为粗集料配制的混凝土养护28d的抗压强度与普通碎石混凝土基本一致。由于高碳铬渣是表面多孔,其孔隙率要比普通碎石高,为外界介质进入混凝土内部提供了渗透通道导致高碳铬渣混凝土抗氯离子渗透性能、抗冻融性能比普通碎石混凝土的性能略差。(6)根据本文配合比设计的多种铬渣复合混凝土的早期强度较普通混凝土低,但养护28d后其抗压强度均高于普通混凝土。多种铬渣复合使用可以有效提高混凝土抗氯离子渗透性能,且其混凝土浸泡0d-28d的铬离子表面浸出浓度同样低于世界卫生组织规定饮用水中铬离子的最高允许浓度,从环境和健康的角度初步说明多种铬渣在混凝土中综合利用的可行性。