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钢渣细集料及其配制的水泥基材料的安定性,直接关系到钢渣的综合利用以及水泥基材料的耐久性,是工程应用中亟需解决的问题。
本文针对5种不同来源及不同处理工艺的钢渣,围绕钢渣细集料的物化性能和钢渣细集料砂浆的体积稳定性,开展了以下一系列的研究工作:
1、研究了钢渣细集料的物理性能,并采用现代测试技术分析了钢渣的组成与结构。研究结果显示,钢渣细集料的表观密度、空隙率、吸水率及细粉含量均大于河砂;钢渣的化学成分波动较大,几种钢渣中,除武钢自然渣含有相对较多的MgO为基体的RO相外,其他4种钢渣的RO相是以FeO为基体的RO相。
2、通过测试膨胀组分含量、粉化率及CBR体积膨胀率研究了钢渣细集料的安定性。结果表明:钢渣细集料各粒级的粉化率波动较大,最大值与最小值相差4%-10%,MgO和f—CaO含量在各粒级间分布不均;钢渣细集料的f—CaO含量是影响蒸汽粉化率和体积膨胀率的主要因素,最大蒸汽粉化率和最大体积膨胀率与f—CaO含量均有良好的指数相关性,提出采用最大粉化率和最大体积膨胀率作为指标来初步评价钢渣细集料的安定性。
3、以砂浆的线性膨胀率和强度为设计依据,制备了体积稳定性良好的钢渣细集料砂浆,其配合比如下:胶砂比1:3、胶凝材料组成为40%的粉煤灰+60%的水泥(质量比)、集料组成为25%的0.3mm以下武钢自然渣+75%的普通河砂(质量比)。
4、研究了砂浆的力学性能、抗冻性能、耐磨性能、抗渗性能和膨胀性能。结果表明:钢渣细集料砂浆的前四项性能都优于相同配合比的河砂砂浆;纯钢渣砂浆在80℃水热养护条件下均会开裂,其线性膨胀率的发展规律相似,砂浆的开裂龄期随其所用钢渣细集料的最大蒸汽粉化率的增大呈指数关系缩短。
5、通过分析钢渣细集料砂浆膨胀破坏的宏观特征和微观特征,探讨了钢渣砂浆开裂破坏的主要原因,其原因是钢渣中较大粒径(0.3mm以上)的主要矿物组成为游离氧化钙、方镁石颗粒水化膨胀应力集中。