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我国是钢铁大国,每年因炼钢产生大量的钢渣。目前累计堆放尚未利用的钢渣达3亿吨。这些钢渣不综合利用,就会占用土地,既污染环境,又浪费资源。钢渣具有和硅酸盐水泥熟料相似的化学组成和矿物组成,因此,用作水泥和混凝土掺合料有很大发展空间。但钢渣中含有较高含量的游离氧化钙和游离氧化镁,影响了钢渣体积安定性,并且由于钢渣形成条件的原因,钢渣早期活性低。如果将钢渣应用于建筑行业中,则会引起建筑材料早期强度低和后期体积安定性不良问题,影响了钢渣的利用。
本文主要研究了三方面内容:一是钢渣中游离氧化镁含量测定方法的研究;二是钢渣颗粒粒径分布对钢渣水泥复合胶凝材料水化性能的影响;三是早强剂对钢渣水泥复合胶凝材料水化性能的影响。
以乙二醇-乙醇溶液为溶剂,氯化铵为催化剂,利用氯化铵-乙二醇-乙醇法测定钢渣中游离氧化镁含量。采用正交试验及方差分析,研究了钢渣试样量、氯化氨添加量、溶剂用量、加热时间4个主要因素对测定结果的影响。结果表明:氯化氨添加量对测定结果有显著性影响,其它因素均无显著性影响。并通过单因素分析方法确定了氯化铵最佳添量。采用获得的优化参数分别对不同钢厂钢渣进行检测,平行测定的相对标准偏差小于3%,加标回收率为95.98%~98.05%,表明该方法具有较高的精密度和准确度,能够快速准确测定钢渣中游离氧化镁含量。
采用灰色关联分析方法研究钢渣颗粒粒径分布对钢渣水泥复合胶凝材料水化性能的影响,结果表明:不同粒径的钢渣颗粒与不同龄期复合胶凝材料的水化性能有不同的关联极性及关联度。最终确定钢渣较佳比表面积为453 m2·kg-1,同时,应尽量增加4.62~31.39μm范围的钢渣颗粒含量,以此来优化钢渣颗粒粒径分布,提高复合胶凝材料水化性能。
NaOH和Na2SO4均可以提高钢渣水泥复合胶凝材料的早期强度,但对28d之后的强度产生不利的影响;CaSO4·1/2H2O可以提高钢渣水泥复合胶凝材料28d之内的强度,而Ca(OH)2不利于钢渣水泥复合胶凝材料早期强度的提高。NaOH、Na2SO4和CaSO4·1/2H2O均可以增加钢渣水泥复合胶凝材料3d之内的化学结合水含量。而Ca(OH)2对钢渣水泥复合胶凝材料化学结合水含量影响不大。