矿渣-水泥复合胶凝材料体系水化反应特性的研究
水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性共3篇
水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性共3篇水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性11. 引言水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料是近年来发展起来的新型建筑材料，其具有优良的水化性能和工程性能。
在混凝土施工中，水泥往往是主要胶凝材料，但其价格昂贵，制备成本高，同时也会释放大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成污染。
因此，如何利用废弃物料制备胶凝材料，降低对环境的影响，减少制备成本，是非常重要的课题。
2. 材料组成水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料是以水泥、钢渣和矿渣为原材料，通过一定的配比设计，混合制备而成的。
水泥是胶凝材料中的主要成分，一般为硅酸盐水泥，常用的水泥有硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等。
钢渣是冶金过程中的废弃物，主要由铁、钙、镁等元素组成。
钢渣的粒径较大，一般需要进行磨细处理或粗细骨料的使用。
钢渣中钙的含量较高，能够与水泥反应生成新的水化物，而且能够有效地改善混凝土的强度和耐久性。
矿渣是矿山采矿和冶金工业的废弃物。
矿渣中含有大量的硅、铝、钙及其它元素，是制备复合胶凝材料的重要成分。
矿渣的特点是低活性，水化反应缓慢，但其玻璃相中的氧化物能够与水泥形成化合物，并具有填充作用，能够有效地降低混凝土的渗透性和收缩率，从而提高混凝土的力学性能和耐久性。
3. 水化反应机理水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化反应机理比较复杂，包括水泥的水化反应、钢渣和矿渣与水泥的复合反应。
水泥的水化反应是以水泥熟料中的主要组分三钙硅酸盐(C3S)和双钙硅酸盐(C2S)为主要反应物，与水中的钙离子在水泥颗粒表面进行反应，生成水化钙硅酸盐凝胶(C-S-H)、钙硅酸钙(C-S-H)及其他水化物质。
钢渣和矿渣的水化反应也是在水泥的水化作用下发生的。
在水泥中，矿渣可以与水泥中的氢氧化钠(NaOH)反应，形成新的钠硅酸盐和钠铝酸盐，可溶性的硅酸钠(Na2SiO3)和铝酸盐钠(NaAlO2)。
钢渣中的钙能够与水中的氢氧化钙(Ca(OH)2)反应，生成新的硅酸钙(Ca2SiO4)和铝酸钙(Ca3Al2O6)。
复合水泥基材料中水泥的水化程度分析
。建 筑与工程 ０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｆ Ｒ ＴＯ
２１ 年 ０２
第 ３ 期 １
复合水泥基材料中水泥的水化程度分析
陈
（ 山东建 工集 团
昕 山东 济南
２ ００ ） ５ ０ １
【 摘 要】 复合水泥基材料 中水泥的水化 程度 一直是 学术界 对水泥化 学研 究的重点 内容 ， 水泥的水化程度 随着时间的变化 可以将胶凝材料 的水化反映肌理做 出很好的反映。 因此 ， 在本文中将 采取三种评 定方法进行 比较研 究， 最终选 出合适精确的方法。 【 关键词】 复合水泥基 ； 水泥 ； 水化程度
１ 传 统 的 等 效化 学 结 合水 量 法
在表征与研究纯水泥体系水化程度的方法中 ． 化学结合水量法是 较为传统而简单快捷的方法 ． 因此它得到了广泛应用 。掺有粉煤灰 的 复合水 泥基 材料 中还存在 着硅酸盐水 泥的水化反应 与粉煤灰 的火山 灰反应 ．这使得试验对化学结合水 量法准确分离两种反应较为 困难 ， 因此 ． 通过复合胶凝材料体系的化学结合水量直接对其所含 的水 泥的 增大许 多 ． 而此时水泥 的水化 反应已基本结束 ． 体系的总化学结合 水 水化反应程度 的表征便不再适用 量 ｗ 长缓慢 ， 以 值降低。这 也可以进 一步说明在此阶段体系 增 所 我们可 以采取对复合水泥基材料 的总化学结合水量 的测 定 ， 并按 中水泥 的水化程度与粉煤灰的反应程度之间的差 距在逐渐缩小 ． 粉煤 照转换公式换算 为单位质量水泥对应 的化学结合水量 ． 公式如下 ： 灰的水化反应正逐步 占据体系中水化反应的主导地位 ． 水泥的水化对 ｗ ＝ｗ ｄ一ｒ） ｃ ／ ± 于复合胶凝材 料化 学结合水量的贡献则更多体现在早龄期 （ ｄ ， ２ 前） ８ 其 中， ｗ 是单位质量水泥对应 的化学结合水量 ， 是 单位质量 ｗ 而粉煤灰 的贡献则体现在水化后期（ ｄ ２ 后１ ８ 复合 水 泥基 材 料 所 对 应 的化 学 结 合 水 量 ， 粉 煤 灰 的 掺 量 。 ｆ为 Ｆ 可 以看 出． 中值确实能在考虑火 山灰反应 对于体系化学结合水量 倘 若可 以测定水 泥完全水化 时复合水泥基 材料的化学 结合水量 的贡献后 ． 相对 比较水泥水化程度 的高低 ． 但 值却 只能反 映而不能 ｗ… ， 即可求出其 中水 泥的水化 程度 。通常称这种依靠转换化学结合 代表真 实的水化程度 ． 因此这种考虑了火山灰反应的等效化学结合水 水量来相对 比较水化程度高低 的方法为等效化学结合水量法 。 按照 以 量法还是不能精确评定复合水泥基材料 中水泥 的水化程度 上公式可 以对单位质量水泥对应 的化学结合水量变化 曲线进 行描绘 ． ３ 在 氢 氧 化 钙 含 量 基础 上 的新 方 法 结果 显示 ： 掺杂 的粉煤 灰数量越大 ， 单位质量水 泥所 对应 的化学 结合 水量便越 大 ． 以说 ， 可 粉煤灰 的掺人促进 了水泥 的水化 ， 它的影响程度 在 复合水泥基材料水化过程 中， ａ（ Ｈ： ｃ Ｏ ）是连接硅酸盐水泥水化
镍铁矿热炉渣复合胶凝材的研究报告
镍铁矿热炉渣复合胶凝材的研究报告镍铁矿是一种常见的不锈钢原材料，其生产过程中产生的大量热炉渣具有高质量的水泥原材料特性。
为了实现环境保护和资源利用的双重目标，研究人员尝试将镍铁矿热炉渣作为水泥混合材料，研制出一种绿色、高效的胶凝材料。
本文基于镍铁矿热炉渣的特性及其与水泥的相容性，通过实验分析得出了该复合胶凝材的主要性能和工艺参数。
一、实验方法将镍铁矿热炉渣和水泥按照不同比例混合，用水进行搅拌制成特定浆料。
在此基础上，通过对样品进行压缩强度、抗折强度、吸水率、体积稳定性等多项试验，评估该材料的力学性能和物理性能。
同时，研究不同添加剂对该材料的影响，优化工艺参数，提高复合胶凝材的成胶率和强度。
二、实验结果1.力学性能：通过对不同比例的镍铁矿热炉渣和水泥样品进行压缩强度和抗折强度试验，得出了它们的平均数据和变异系数。
2.物理性能：通过对样品的吸水率和表观密度进行测试，研究该复合胶凝材的水泥充填效果和洁净度。
三、分析与讨论1.水泥的质量对复合胶凝材的力学性能有显著影响，但骨料的选择和加入量对其影响较小。
2.合适的添加剂可以优化胶凝材的成形和硬化效果，尤其是微量添加聚合物粘合超剂后制成的复合胶凝材强度大幅提高。
3.温度、水胶比等工艺参数直接影响复合胶凝材的品质和生产效率，需要调节和优化。
四、结论及展望通过实验分析得出的数据表明，镍铁矿热炉渣复合胶凝材可作为高效低碳的水泥后续处理材料，贡献环保和资源利用方面的双重效益。
进一步地，研究人员可以在此基础上探索改良工艺、完善加工系统和提高复合胶凝材在实际应用中的耐久性等问题。
以下是实验得出的相关数据：1.力学性能：- 比例为30%热炉渣、70%水泥的样品，压缩强度为52.5MPa，抗折强度为8.2MPa；- 比例为50%热炉渣、50%水泥的样品，压缩强度为45.2MPa，抗折强度为6.4MPa；- 比例为70%热炉渣、30%水泥的样品，压缩强度为35.8MPa，抗折强度为5.1MPa。
矿物掺合料在UHPC_的应用研究
矿物掺合料在UHPC的应用研究邹辉杰1，朱泽文2，3，毛琳2，3，蔡金平4，史振华4，宋荣恒1（1. 江西省交通投资集团有限责任公司，江西南昌 330013；2. 江西省交通科学研究院有限公司，江西南昌 330013；3. 江西省桥梁结构重点实验室，江西南昌 330013；4. 华东交通大学，江西南昌 330013）［摘要］超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）具备高强度、高韧性和高耐久性等特性，应用前景广阔。
UHPC需要消耗大量的硅灰及水泥，导致其成本高昂，且会显著增大碳排放量。
而且由于UHPC的水胶比较低，体系中水泥和硅灰的水化不充分，造成材料浪费。
因此，本文通过总结一些常见的矿物掺合料，包括粉煤灰、高炉矿渣、偏高岭土和稻壳灰，通过对它们的水化机理、力学性能的研究与总结，揭示了各种矿物掺合料对UHPC的影响：粉煤灰和矿渣会降低UHPC的早期强度，对后期强度影响不大；偏高岭土会提高UHPC的早期强度，后期强度则会降低；稻壳灰则是对UHPC的早期和后期强度都有提升。
［关键词］超高性能混凝土；粉煤灰；高炉矿渣；偏高岭土；稻壳灰［中图分类号］TU528 ［文献标识码］A ［文章编号］1001-554X（2023）09-0139-07Research on the application of mineral admixture in UHPC ZOU Hui-jie，ZHU Ze-wen，MAO Lin，CAI Jin-ping，SHI Zhen-hua，SONG Rong-hengUHPC是指抗压强度在150MPa以上，具有超高韧性和耐久性的纤维增强水泥基复合材料的统称［1］。
UHPC是一种领先的建筑材料，与传统混凝土相比具有极大的优越性能，在众多领域中都有着广泛的应用。
除了出色的抗压强度外，基于颗粒堆积理论设计的UHPC在致密微观组织结构的帮助下也具有优于传统混凝土的耐久性［2，3］。
粉煤灰_矿渣对水泥水化热的影响
Ｅ ｆｆｅｃｔ ｏ ｆ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎ ｄ ｓｌａｇ ｏ ｎ ｈ ｙｄ ｒａｔｉｏ ｎ ｈ ｅａｔ ｅｖｏ ｌｕ ｔｉｏ ｎ ｏ ｆ ｃｅｍ ｅｎ ｔ
ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙａｎ，ＤＩＮＧ Ｚｈｕ，ＸＩＮＧ Ｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｂｏ （ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ）
２２．９ ２４．４ ５２．８ ６２．３
７（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，ＦＡ ２０％）
４８．２ ５５．２
８（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，ＦＡ ３０％） ９（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ １０％）
４２．８ ５３．９ ５４．６ ６４．０
１０（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ ２０％）
４８．６
６１．０
１１（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ ３０％）
可能会溶解，再结晶。 放热速率下降，孔隙率减小，颗粒与颗粒 间、浆体与集料间的黏结形成。
水泥水化放热速率与任何单一熟料矿物的水化程度没有 简单的比例关系，与物理性质的发展也没有这种关系。 另外，水 泥的水化放热过程也不能代表实际水泥混凝土的水化过程，因 为 水 泥 混 凝 土 是 在 半 绝 热 条 件 下 发 展 其 力 学 性 质 的 ［２］。
图 1 典型的硅酸盐水泥水化 f 放热曲线[2]
２ 试验
２．１ 试验仪器
水泥的水化反应是一个放热反应，水泥水化放热的周期很
长，但是大部分热量是 ３ ｄ 以内，特别是在水泥浆发生凝结、硬
化的初期放出，这与水泥水化的加速期基本一致。 影响水泥水
化的因素很多，凡是能加速水化的各种因素，均能相应提高放 热速率［４］。 本试验采用的 ＥＰ－３４０８１ 型德国水泥水化热差动热量
矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理研究共3篇
矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理研究共3篇矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理研究1水泥基材料是建筑工程中常用的材料之一，矿渣和粉煤灰水泥基材料是近年来发展的一种新型水泥基材料。
矿渣和粉煤灰是工业副产品，将其掺入水泥基材料中，不仅能够降低生产的成本，还能够有效地利用工业副产品，减少对环境的污染，从而得到广泛的应用。
本文将探讨矿渣和粉煤灰水泥基材料的水化机理。
1. 矿渣水化机理水泥基材料的水化反应主要是硅酸盐水化反应。
矿渣中含有大量的二氧化硅和铝氧化物等成分，这些成分可以参与硅酸盐水化反应。
矿渣水化是一个较为复杂的过程，主要包括以下几个阶段：(1) CaO和MgO水化阶段：矿渣中含有大量的CaO和MgO等物质，当石灰石与热力煤渣反应时，产生的高温可以将石灰中的CaO和MgO分解出来，在水中溶解形成Ca(OH)2和Mg(OH)2等化合物。
这些化合物具有较强的碱性，可以中和其它酸性物质，从而起到保护作用。
(2) 活性硅酸盐水化阶段：当矿渣中的SiO2在水中溶解时，可以与Ca(OH)2等碱性物质反应形成C-S-H凝胶，C-S-H凝胶是水泥基材料的主要水化产物之一，可以起到胶凝和增强作用。
(3) 铝酸盐水化阶段：矿渣中含有大量的铝酸盐，当铝酸盐在水中溶解时，可以与Ca(OH)2等碱性物质反应，形成膨胀胶体，并将矿渣中的Ca(OH)2消耗殆尽，从而减缓水化反应速率，增加水化产物的稳定性。
2. 粉煤灰水化机理粉煤灰水泥基材料的水化机理与矿渣水泥基材料有些不同。
粉煤灰中含有大量的SiO2和Al2O3等物质，这些物质可以参与水化反应，并与水中的Ca(OH)2等碱性物质反应形成C-S-H凝胶和C-A-H凝胶等水化产物，从而起到增强作用。
粉煤灰水泥基材料的水化反应主要包括以下几个阶段：(1) CaO和MgO水化阶段：粉煤灰中含有大量的CaO和MgO等物质，这些物质可以与水中的Ca(OH)2等碱性物质反应，形成Ca(OH)2和Mg(OH)2等化合物，从而起到碱性作用。
基于KrstulovicDabic模型的复合胶凝体系水化特性研究
第38卷第3期硅酸盐通报Vol．38No．32019年3月BULLETIN OF THE CHINESE CEＲAMIC SOCIETYMarch ，2019基于Krstulovic-Dabic 模型的复合胶凝体系水化特性研究党晗菲1，谢清泉2，于连山2，王辉2，马昆林1（1．中南大学土木工程学院，长沙410075；2．中铁二十一局集团第六工程有限公司，北京101111）摘要：将粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅、粘改剂等掺合料按一定比例加入基准水泥中，采用等温量热仪测试了复合胶凝体系在5ħ、20ħ和30ħ下的水化放热速率曲线。
同时基于Krstulovic-Dabic 模型，计算了相应的水化动力学参数，讨论了温度和掺合料对水化动力学参数的影响，探讨了复合胶凝体系复杂的水化机理。
结果表明，复合胶凝体系的水化放热速率峰值随温度升高呈指数增加，而峰值到达时间则随温度升高呈指数减小，水化动力学参数随温度升高显著增大。
掺合料的加入降低了复合胶凝体系的水化动力学参数和水化放热速率峰值，并使放热峰值提前出现，特别是膨胀剂和纳米二氧化硅作用显著。
计算得到的反应速率曲线与测试得到的实际速率曲线的拟合精度受到温度和掺合料的影响。
关键词：复合胶凝体系；温度；水化放热速率；水化动力学模型；水化动力学参数中图分类号：TQ172文献标识码：A文章编号：1001-1625（2019）03-0722-07Study on Hydration Characteristics of Composite Cementitious SystemBased on Krstulovic-Dabic ModelDANG Han-fei 1，XIE Qing-quan 2，YU Lian-shan 2，WANG Hui 2，MA Kun-lin 1（1．School of Civil Engineering ，Central South University ，Changsha 410075，China ；2．China Ｒailway 21st Group Sixth Engineering Co．，Ltd．，Beijing 101111，China ）基金项目：国家重点研发计划（2017YFB1201204）；中铁二十一局集团科技开发项目（2018A-1）作者简介：党晗菲（1993-），女，硕士研究生．主要从事高性能水泥基材料研究．通讯作者：马昆林，教授．Abstract ：Admixtures ，including fly ash ，slag ，expansive agent ，nano SiO 2and viscosity modifier were added to the ordinary cement in different proportion．Hydration heat rate curves of the composite cementitious system at 5ħ，20ħand 30ħwere investigated by the isothermal calorimetry instrument．Meanwhile ，the hydration kinetic parameters were calculated according to the Krstulovic-Dabic model．The influence of temperature and admixture on the kinetic parameters were discussed ，and the complex hydration mechanism of the composite cementitious system were investigated．Ｒesults show that the peak value of evolution rate of the composite cementitious system increases exponentially with increasing temperature ，while arrival time of evolution rate peak decreases exponentially ，and the kinetic parameters increases significantly with increasing temperature．At the same time ，addition of admixture decreases the kinetic parameters and the peak value of evolution rate ，promotes the early emergence of the peak value of evolution rate ，especially expansion agent and nano SiO 2．The fitting accuracy of the hydration reaction rate curves calculated and tested are also affected by temperature and admixture．Key words ：composite cementitious system ；temperature ；hydration heat evolution rate ；hydration kinetics model ；hydration kinetic parameter1引言现代高性能混凝土的胶凝组份复杂，比如我国高速铁路CＲTS Ⅲ型板式无砟轨道结构充填层采用的自密实混凝土（Self-Compacting Concrete ，简称SCC ）［1］，其胶凝体系一般由水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和粘度改性DOI:10.16552/ki.issn1001-1625.2019.03.021第3期党晗菲等：基于Krstulovic-Dabic模型的复合胶凝体系水化特性研究723材料组成。
矿渣在不同胶凝体系中的水化特性
３０ ４０ ５０
ｏ
６０
７０
２
ｅ
１
１矿渔在不同胶凝材料中的应用
１．１矿渣硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。它由硅酸盐水泥熟料、 ２０％～７０％的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。
３３
矿渣的胶凝性和火山灰活。｜生实质上和高钙粉煤灰是相似 的【２Ｊ。普通硅酸盐水泥水化会产生水化硅酸钙凝胶、氢氧化 钙、硫铝酸盐和若干二次相。氢氧化钙可以部分溶解于水中 使得混凝土中形成许多空穴，再加上氢氧化钙本身强度并不 高，混凝土体系中过高的氢氧化钙含量对混凝土的强度和耐 久性不利。当矿渣作为胶凝材料部分替代水泥时，矿渣颗粒 可以黏结包裹影响混凝土中的氢氧化钙，另外矿渣在碱性条 件下发生火山灰反应会消耗氢氧化钙生成水化硅酸钙，使混 凝土的强度提高ｐＪ。
富硅相
发矿渣活性，研发出可以大量的使用矿渣的水泥——超硫酸
盐水泥。超硫酸盐水泥也称为矿渣硫酸盐水泥，组成通常为 ７５％～８５％的矿渣、１０％～２０％的硫酸盐（二水石膏、无 水石膏和磷石膏）以及１％～５％的碱性成分（如熟料、石灰 等）Ｈ。矿渣是碱性激发剂和硫酸盐的共同激发作用下完成矿 渣玻璃体解体和水化硅酸钙的生成。 超硫酸盐水泥和矿渣水泥相比，熟料使用量更少，矿渣 掺量更大，大大降低传统水泥生产过程中“两磨一烧”过程 中二氧化碳释放量。但是，由于超硫酸盐水泥在应用中存在 凝结缓慢、表面易起灰等问题，一度使超硫酸盐水泥的研究 陷于瓶颈。近期通过对超硫酸盐组分的调整与改性，使得其 工程性能得到大幅改善。 矿渣玻璃体结构中富钙相主要网络形成体Ｃａ—Ｏ、 Ｍｇ—Ｏ键比Ｓ卜Ｏ键弱得多，矿渣掺入水泥后与水泥水
化பைடு நூலகம்成的Ｃａ（ＯＨ），释放出的极性ＯＨ一反应，首先破坏
碱-矿渣水泥的水化、力学及干缩性能研究进展
干缩量分别达到了普通硅酸盐水泥砂浆的 5. 5 倍和 2. 2 倍。
AAS 水泥与普通硅酸盐水泥力学性能与干缩特性的差异,很大程度上是因为两者的水化机理不同。
AAS 水泥水化产物以网络结构为特征,浆体具有更小的孔隙率以及更细的孔结构,这与普通硅酸盐水泥由
sodium hydroxide and sodium silicate respectively was summarized, its basic mechanical properties and dry shrinkage
characteristics were discussed, and common methods of fiber shrinkage reduction were listed, which provide a basis for its
C-S-H、CH、AFm 等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别 [5-6] 。 AAS 水泥的潜在活性与矿渣的化学组
成及结构密切相关 [7] ,其独特的水化机理本质来源于矿渣分相的玻璃体结构,也与激发剂的选择有极大的
关系 [8] ,探究不同激发剂作用下矿渣的水化机理是研究 AAS 水泥基材料力学性能与干缩特性的前提。
Key words: alkali-activated slag; cement; composition and structure; hydration mechanism; basic mechanical property;
dry shrinkage characteristic
0 引 言
程实践中推广应用的关键因素。 苏岳威等 [3] 以模数为 1. 0 的水玻璃为激发剂制作胶砂试样,其 28 d 的抗压
水泥_钢渣_矿渣复合胶凝材料的水化特性_王强
第４２卷第５期２０１４年５月硅 酸 盐 学 报ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＥＳＥ ＣＥＲＡＭＩＣ ＳＯＣＩＥＴＹＶｏｌ．４２，Ｎｏ．５Ｍａｙ，２０１４ＤＯＩ：１０．７５２１／ｊ．ｉｓｓｎ．０４５４－５６４８．２０１４．０５．１２水泥－－钢渣－－矿渣复合胶凝材料的水化特性王 强，黎梦圆，石梦晓（清华大学土木工程系，北京１０００８４）摘 要：通过测定水泥－－钢渣－－矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度，探讨了复合胶凝材料的水化特性。
结果表明：钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣；随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小，复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低；随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大，硬化浆体孔溶液的碱度降低，矿渣的反应程度也随之降低，矿渣含量为１０％～４０％时，孔溶液的ｐＨ值为１２．６～１３．３；钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小；钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显，尤其矿渣所起的化学作用显著，矿渣在３６０ｄ龄期的反应程度超过５０％，甚至６０％，使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。
关键词：复合胶凝材料；钢渣；细磨矿渣；水化；抗压强度；反应程度中图分类号：ＴＱ１７８文献标志码：Ａ文章编号：０４５４－５６４８（２０１４）０５－０６２９－０６网络出版时间：２０１４－４－２５ ２１：５１：０３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．７５２１／ｊ．ｉｓｓｎ．０４５４－５６４８．２０１４．０５．１２．ｈｔｍｌＨｙｄｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ－Ｓｔｅｅｌ Ｓｌａｇ－Ｇｒｏｕｎｄ ＧｒａｎｕｌａｔｅｄＢｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｓｌａｇ Ｃｏｍｐｌｅｘ ＢｉｎｄｅｒＷＡＮＧ Ｑｉａｎｇ，ＬＩ Ｍｅｎｇｙｕａｎ，ＳＨＩ Ｍｅｎｇｘｉａｏ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ－ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ－ｇｒｏｕｎｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ（ＧＧＢＳ）ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎ－ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｖｉａｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｏｆ ｂｉｎｄｅｒ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｏｒｔａｒ，ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ ｏｆ ｐｏｒｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ａｎｄ ＧＧＢＳ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｔｏ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ａｎｄｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＧＧＢＳ．Ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ ｂｅｃｏｍｅ ｗｅａｋｅｒ ａｓ ｔｈｅｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＧＧＢＳ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ ｏｆ ｐｏｒｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ＧＧＢＳｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＧＧＢＳ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ．Ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ １２．６－－１３．３ｗｈｅｎＧＧＢＳ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ １０％－－４０％．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ ｈａｓ ａ ｓｌｉｇｈｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ．Ｄｕｅ ｔｏｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ａｎｄ ＧＧＢＳ ａｔ ｌａｔｅ ａｇｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍａｄｅ ｂｙＧＧＢＳ ｗｈｏｓｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５０％ｏｒ ｅｖｅｎ ６０％，ｔｈｅ ｌａｔｅ－ａｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｏｒｔａｒ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒｉｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｕｒｅ ｃｅｍｅｎｔ ｍｏｒｔａｒ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎｄｅｒ；ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ；ｇｒｏｕｎｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ收稿日期：２０１３－－１１－－２５。
碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料体积稳定性研究
碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料体积稳定性研究碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料体积稳定性研究摘要：随着工业的快速发展和城市建设的加速推进，对于新型环保建材的需求日益增加。
本研究以碱激发偏高岭土和矿渣作为原料，探究了碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料的体积稳定性，通过一系列实验分析了其物理力学性能、水化反应特性以及体积收缩和膨胀特性。
研究结果表明，此复合胶凝材料具有较好的体积稳定性，可以满足建筑工程的需求。
1. 引言随着资源的不断消耗和环境问题的日益凸显，绿色环保已成为当前建筑材料研究的热点。
碱激发偏高岭土和矿渣作为新型环保原材料，其复合胶凝材料具有很好的发展前景。
本研究旨在探究碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料的体积稳定性，为其在建筑工程中的应用提供依据。
2. 实验材料与方法2.1 材料本实验采用的原料有：碱激发偏高岭土、矿渣以及水。
其中，碱激发偏高岭土具有较高的土壤颗粒黏性和吸水性能，而矿渣是一种常见的工业废弃物。
2.2 实验方法首先，将碱激发偏高岭土和矿渣按照一定比例混合，并加入适量的水进行搅拌，制备成混合胶凝材料。
然后，使用标准的物理力学实验方法对复合胶凝材料进行检测，包括抗压强度、抗拉强度和抗渗透性等性能指标的测试。
此外，对材料进行水化反应特性的测定，并使用浸泡法研究了其体积收缩和膨胀的规律。
3. 实验结果与讨论3.1 物理力学性能通过实验测定，得到了复合胶凝材料的抗压强度、抗拉强度和抗渗透性等性能指标。
结果显示，该材料的抗压强度在正常范围内，抗拉强度较高，且抗渗透性良好。
3.2 水化反应特性在水化反应实验中，观察到材料在水中能够发生水化反应，并逐渐固化。
随着时间的推移，材料的强度逐渐增加，水化反应达到稳定。
3.3 体积收缩与膨胀特性研究发现，复合胶凝材料在水化过程中存在一定的体积收缩现象，但总体上，其体积变化较小，体积稳定性较好。
同时，当材料暴露在潮湿环境下时，会出现一定程度的膨胀现象，但对整体的体积稳定性影响有限。
钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究
2013年第39卷第7期工业安全与环保Jul y 2013I ndust r i al Sa=f etv aI IdEn “瑚二_蛐t a 】胁ecti ∞41钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究*权娟娟1张凯峰2赵世冉3尚建丽3(1．西京学院工程技术系西安710123；2．中建商品混凝土有限公司武汉430070；3．西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055)摘要在相同掺加比例、相同水胶比条件下，通过测试胶砂试块力学性能、浆体Z e t a 电位、水化反应热及硬化浆体微观分析，对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响。
试验结果表明，钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程，水化反应迅速，水化产物均匀交错，凝胶结构致密，形成的水泥石力学性能好。
关键词钢渣复合胶凝材料水化M e chani sm ofSt eel Sl ag i n H ydr at i on P r oce ss of C om pos i t e B i nderQ U A N Juanj uanlZI-I A N GK are ：,qZ H A O Shi r an3S H A N G Ji anl l 3(1．DE 舯删ofEngineering Tw Andogy ，撕U nb ．vrs 毋Xi ’锄710123)A l l t m -a ctU nder condi t i ons of 戳叮圮am ount a nd w at er -b i nder r at i o ，t he m echani cal pr ope rt i es ，Z et apot ent i al ，hydr 洳l 七act lon he at a nd t he m i c ro anal y si s a 鹕t e st ed t o c om par a t i vdy c onduct st u dyO i lt he ef f ect s ofst eel 她pow dera nd i ner tadm i xt ur e s quar t z pow der w it h 蛐ef i n ene ss011t hel laI d 栅|i I lg pr oces s a nd t ec hni c alpe 击唧岫唧0ft he com pos i t e bi nder ．T he r es u l t s how s t hat s t eel i Lagi n t he com pos i t e cenl ent mat er i al s c anm i vdy and r api dl yp 枷ci pat ei n t hehydl 血on r PAt ct i en pr oce ss ，t he hyd r at i onpr 幽generatedar eevenl y ct i ss cr cme d t 0咖，t he geli s com pact ed ，andm erl ,．anlcul 弘0p 枷笛ofc em e n tst onef or m ed is good ．K eyW or dss t eel sl agcom pos i t e bi nde rhyd 枷on0引言钢渣是炼钢过程中产生的废渣，其排放量约为钢产量的15％El l 。
矿渣粉和减水剂对混凝土性能影响的研究
唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：矿渣粉和减水剂对混凝土性能影响的研究系 别：_________________________班 级：_________________________姓 名：_________________________指 导 教 师：_________________________2012年6月8 日朱晓丽 王永辉 08无机非金属材料（1）班 环境与化学工程系矿渣粉和减水剂对混凝土性能影响的研究摘要本文主要研究了矿渣粉和减水剂对混凝土强度、和易性和耐久性的影响。
首先对原材料进行了分析，然后进行混凝土和易性实验，试块的制备、养护与抗压强度，最后研究了矿渣粉对混凝土耐久性的影响。
实验研究了胶凝材料对混凝土性能的影响规律，矿渣粉和减水剂对混凝土塌落度和耐久性的影响规律，结果表明：1.掺加矿渣粉可以提高混凝土的塌落度，掺量超过30%时出现泌水现象。
2.矿渣粉代替水泥后，混凝土的3d抗压强度明显降低，28d抗压强度基本不变。
3.少量矿渣粉替代水泥提高混凝土的耐冻性，当矿粉替代水泥比例超过30%时抗冻性低于基准混凝土。
4.矿渣混凝土的抗碳化性能随着矿渣粉掺量的增加而下降，当矿渣粉掺量大于40%时，混凝土的碳化深度值上升速率明显加大。
关键词：矿渣粉塌落度泌水碳化Study on the Effect of Slag Powder and Superplasticizer on the ConcretePerformanceAbstractThis paper mainly studies on influence of some components on concrete strength peaceability and durability. First the raw material is analysised,then concrete peaceability is tested,the concrete block formed, maintenance, and compressive strength tested.the concrete durability is tested in the end.The experimental study the law of cementitious material role in the concrete, slag and superplasticizer role in concrete durability.The results show that:1．slag powder has a positive impact in the slump of concrete, added more than 30% ,concrete will emerge bleeding phenomenon.2．When slag powder partically replace cement, concrete compressive strength of 3d decreased significantly and 28d unchanged.3.Slag powder replace cement in small amount has a contribution to the concrete frost resistance, when the slag cement replacement ratio beyond 30%,slag concrete frost resistance will below baseline concrete frost resistance.4. the carbonation resistance of concrete is decline as the slag powder dosage increases, when the amount of slag powder is greater than 40%, the rate of concrete carbonation depth significantly increased.Key words:slag powder slump bleeding carbonation目录1 引言 (1)1.1用于混凝土的粒化高炉矿渣 (1)1.1.1粒化高炉矿渣简介 (1)1.1.2粒化高炉矿渣对混凝土性能的影响 (1)1.2用于混凝土的减水剂 (4)1.2.1减水剂概述 (4)1.2.2减水剂对硬化混凝土性能的影响 (4)1.3 矿渣粉和减水剂对混凝土性能影响研究的意义 (5)2 试验 (7)2.1实验原料 (7)2.1.1砂子分析 (7)2.1.2石子分析 (8)2.1.3矿渣粉分析 (8)2.1.4水泥分析 (11)2.2矿渣粉和减水剂对混凝土塌落度的影响 (17)2.2.1实验目的 (17)2.2.2实验过程 (17)2.2.3结果与分析 (18)2.3矿渣粉和减水剂对混凝土强度的影响 (18)2.3.1 实验目的 (18)2.3.2实验过程 (18)2.2.3结果与分析 (21)2.4矿渣粉对混凝土耐冻性的影响 (23)2.3.1 实验目的 (23)2.3.2实验过程 (23)2.3.3实验结果与分析 (24)2.5矿渣粉对混凝土抗碳化性能的研究 (26)2.5.1 实验目的 (26)2.5.2实验过程 (26)2.5.3 试验结果与分析 (28)3谢辞 (30)参考文献 (31)附录 (32)外文资料 (33)1 引言1.1用于混凝土的粒化高炉矿渣1.1.1粒化高炉矿渣简介凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣。
工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响
第42卷第11期2023年11月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.11November,2023工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响何㊀翔1,乔险涛1,喻㊀鹏2,周佳乐2,牛建东3(1.中铁建(东莞)建设投资有限公司,东莞㊀523867;2.东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,东莞㊀523808;3.中南大学土木工程学院,长沙㊀410083)摘要:为研究不同工业固废粉末对自密实高性能混凝土力学性能和耐久性的影响机理,对掺入不同比例粉煤灰㊁矿渣㊁石灰粉末㊁煤矸石粉末和大理石粉末的混凝土进行了试验研究㊂通过测试混凝土的坍落扩展度㊁T50流动时间㊁L 型仪和V 型仪流动时间来评估其施工性能,通过测试混凝土超声波波速和抗压强度来分析其力学性能,通过测试混凝土通电量和水渗透深度来表征其耐久性㊂结果表明:粉煤灰㊁矿渣㊁石灰粉末㊁煤矸石粉末及大理石粉末可用于配制施工性能和耐久性均佳的自密实高性能混凝土;粉煤灰和矿渣粉末的允许掺量分别为35%(质量分数,下同)和60%,煤矸石㊁石灰粉末和大理石粉末的允许掺量各为30%,粉煤灰的添加有利于提高混凝土的流动性,使其坍落扩展度最大可达到750mm;除石灰粉末外,增加工业固废粉末掺量也可提高混凝土抗氯离子渗透性能,但增加细粉的掺量会降低混凝土的抗渗性能和抗压强度,其中,掺入30%石灰粉末的混凝土抗压强度下降最明显,降幅达到20.8%㊂关键词:自密实高性能混凝土;工业固废粉末;力学性能;施工性能;耐久性中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)11-4017-10Effects of Industrial Solid Waste Powders on Performance of High-Performance Self-Compacting ConcreteHE Xiang 1,QIAO Xiantao 1,YU Peng 2,ZHOU Jiale 2,NIU Jiandong 3(1.China Railway Construction (Dongguan)Investment Corporation Limited,Dongguan 523867,China;2.School of Environment and Civil Engineering,Dongguan University of Technology,Dongguan 523808,China;3.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410083,China)收稿日期:2023-06-23;修订日期:2023-08-01基金项目:国家自然科学基金(52008106);中铁十五局集团有限公司企业委托课题项目(11001202301001);广东省基础与应用基础研究基金联合基金(粤莞)项目(2021A1515110075)作者简介:何㊀翔(1979 ),男,高级工程师㊂主要从事城市轨道交通建设方面的研究㊂E-mail:719121394@Abstract :In order to investigate the influence mechanism of various industrial solid waste powders on the mechanical properties and durability of high-performance self-compacting concrete (HPSCC),an experimental investigation was conducted on the concrete with various mass fraction of fly ash,furnace slag,lime powder,coal gangue powder and marble powder.The slump flow,T50flow time,L-box and V-funnel flow time were experimentally measured to evaluate the workability of HPSCC.The concrete mechanical properties were evaluated by measuring ultrasonic pulse velocity and compressive strength.In addition,the power consumption and water penetration depth were tested to characterize its durability.The results show that fly ash,furnace slag,lime powder,coal gangue powder and marble powder can be used to prepare HPSCC with excellent workability and durability.The allowable mass fraction of fly ash and furnace slag powder is 35%and 60%,respectively.While,the allowable mass fraction for coal gangue powder,lime powder and marble powder is 30%,respectively.The addition of fly ash significantly improves the concrete workability,with a maximum slump flow of 750mm.Except for lime powder,the increase of other industrial solid waste powders leads to a better concrete anti-chloride ion permeability.However,the increase of industrial solid waste powders can reduce the impermeability and compressive strength of concrete.The concrete mixed with 30%lime powder shows the largest decrease in compressive strength,with a reduction of 20.8%.Key words :high-performance self-compacting concrete;industrial solid waste powder;mechanical property;workability;durability4018㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷0㊀引㊀言自密实混凝土自1980年问世以来在工程中应用广泛,尤其是钢筋间距密集或浇注空间受限的施工场所[1]㊂减水剂的推广应用进一步推动了自密实混凝土的发展和应用[2-4]㊂自密实混凝土材料组成成分与常规振捣混凝土类似,两者最大区别在于是否通过调节材料配合比来实现混凝土的自密实性能㊂不同于常规振捣混凝土,自密实混凝土粉末用量较大[5],水泥用量介于450~600kg/m3㊂这种混凝土具有良好的流动性和抗泌水㊁抗离析性能㊂为了确保不发生泌水和离析现象,通常会添加黏性外加剂来增加混凝土的黏滞性[6]㊂为满足流动性要求,可以通过添加粉煤灰㊁矿渣㊁石灰等工业固废粉末来提高或维持自密实混凝土的施工性能,同时减少水泥用量和水化热[7-9]㊂粉煤灰和工业矿渣一直以来都是自密实混凝土的重要胶凝材料㊂粉煤灰是火力发电厂生产的工业废料,也是重要的胶凝材料之一[10-12]㊂全球每年由煤燃烧产生的废料约为70亿吨,其中约70%(质量分数)是粉煤灰㊂中国年平均产生8.27亿吨粉煤灰,综合利用量约5.07亿吨,综合利用率约为78%,这些粉煤灰可用于生产混凝土㊂工业矿渣是由高炉矿渣熔化后在水中浸泡快速冷却形成的工业固废[13]㊂传统自密实混凝土因需添加较多的化学外加剂和水泥,生产成本较高㊂而研究表明,使用粉煤灰和工业矿渣生产的自密实混凝土具有三个方面的优点:一是可减少水泥和水用量,增加混凝土的施工性能和后期强度[7],提高其结构工作性能和耐久性能[14-15];二是粉煤灰和工业矿渣可增加混凝土拌合物的坍落扩展度,减少水泥㊁砂和其他填料的用量,从而降低生产成本[16];三是粉煤灰和工业矿渣等工业固废粉末代替普通水泥可减少增加混凝土黏度的化学外加剂用量,其混凝土具有较低水胶比和更完整的内部结构,且强度和耐久性得到提升[17-18]㊂可见,掺入粉煤灰和工业矿渣是降低自密实混凝土成本的有效途径㊂工业固废如何处置是目前全球面临的重要环境问题之一[19]㊂工业固废资源化再利用是解决该问题的有效方法和途径,有利于节约能源㊁保护环境㊁促进经济发展[20]㊂部分工业废料,例如大理石工业废料㊁石粉㊁煤矸石等经粉碎㊁加工后可用于生产自密实混凝土㊂研究表明,石灰粉末具有较高的比表面积,可增加混凝土使用年限,降低生产成本,减少环境负荷㊂石灰粉末还可用作填充材料,改善新拌混凝土的工作性能和稳定性㊂大理石粉末作为填充材料用于制备自密实混凝土是可行且十分经济的方法,该类混凝土表现出较好的工作性能[21-22]㊂已有研究[23]表明,当大理石粉末用量低于200kg/m3时,混凝土的流动性和硬化后的性能可以得到改善㊂煤矸石中活性二氧化硅和氧化铝可与水泥发生反应,从而改善混凝土的微观结构和力学性能㊂李燕等[24]研究表明,煤矸石和矿渣在煤矸石-矿渣-水泥的三元胶凝体系中水化程度较高;郭金敏[25]采用煤矸石代替碎石和粉煤灰,得到了复掺煤矸石混凝土的可行材料配比㊂但是,煤矸石的强度较低,作为粗骨料制备混凝土会降低混凝土的抗压强度[26]㊂自密实混凝土具备两个相互矛盾的特性:抗离析性能和流动性㊂常通过高效减水剂的分散作用和外加的填充材料中微细颗粒的凝聚力来实现两种特性之间的平衡㊂而这种平衡机制与工业废渣细粉的物理特性和化学反应程度有关[27],且很大程度上取决于外加剂表面活性以及细微材料较高的比表面积㊂工业固废经粉碎加工成粉末后具有较高的比表面积和较好的表面活性,可与水泥等材料发生水化反应,提高自密实混凝土性能㊂因此,制备自密实高性能混凝土中掺入工业固废粉末或许是一种有效的方法㊂这样一来,既可利用不同工业固废粉末改善混凝土的微观结构和力学性能,又可以保证自密实混凝土的施工性能,同时降低生产成本㊂但因不同工业固废粉末制备及其对自密实混凝土性能作用研究有限,其改善效果和内在机理仍有待进一步研究㊂本研究通过掺入不同质量的粉煤灰㊁矿渣粉末㊁石灰粉末㊁煤矸石粉末,以及大理石粉末取代水泥,配制出了不同配比的自密实高性能混凝土㊂在此基础上,对不同配比自密实高性能混凝土的各项性能进行综合测试,包括坍落扩展度㊁T50流动时间㊁L型和V型仪流动时间㊂并对不同配比混凝土的力学性能和耐久性进行了测试和评估,旨在配制出综合性能优良的自密实高性能混凝土(文中简称混凝土),探明不同工业固废粉末改进混凝土性能的内在机理㊂第11期何㊀翔等:工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响4019㊀1㊀实㊀验1.1㊀试验材料参考‘普通混凝土配合比设计规程“(JGJ55 2011)[28]配制混凝土㊂选用P㊃O42.5普通硅酸盐水泥,其28d抗压强度为48.3MPa,比表面积为399.6m2/kg㊂细骨料和粗骨料分别选用天然河砂和平均直径为10.3mm的碎石,河砂的质量分数和吸水率分别为2.59%和1.44%,碎石的质量分数和吸水率分别为2.73%和0.22%㊂减水剂选用上海某品牌530P型聚羧酸高效减水剂,外观为白色粉末状,减水效率为30%㊂此外,不同配比拌合料分别添加了粉煤灰㊁矿渣㊁石灰粉末㊁煤矸石粉末以及大理石粉末等工业固废粉末㊂粉煤灰为F类II级粉煤灰,需水量为90%(质量分数),28d活性指数为75%;矿渣由东莞市某水泥厂提供;石灰粉末为采石场破碎机废料,从采石场破碎机过滤系统收集得到;煤矸石由韶关市某煤矸石粉加工厂提供;大理石粉末由东莞市某大理石厂提供,未经其余加工程序直接掺入混凝土拌合料中㊂各主要原材料化学成分和物理性能如表1和表2所示㊂表1㊀主要原材料的主要化学成分Table1㊀Main chemical composition of main raw materialsMaterial Mass fraction/%SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3 Cement19.30 6.04 5.6959.86 4.07 3.06Fly ash48.5419.51 5.38 4.69 1.860.65Furnace slag40.9812.82 1.9532.857.24 1.85Lime powder 4.950.800.5951.960.58 Coal gangue powder55.5235.78 1.910.580.25Marble powder0.750.240.1155.550.21表2㊀主要原材料物理特性Table2㊀Physical properties of main raw materialsMaterial Density/(kg㊃m-3)Characteristic particle size/mmD10D50D90Specific surface area/ (cm2㊃g-1)Cement 3.07 2.0114.5644.903150Fly ash 2.16 2.8015.9055.652455 Furnace slag powder 2.90 1.6414.0459.022562Lime powder 2.76 2.5824.8150.732753 Coal gangue powder 2.59 1.0735.4154.502737Marble powder 2.72 1.3613.2837.5586841.2㊀配合比共配制了16组不同配比的混凝土拌合料,其中一组为对照组,其余15组拌合料分别掺入了不同质量的工业固废粉末,详细参数如表3所示㊂其中,粉煤灰取代水泥的质量分数分别为15%㊁25%和35%;矿渣取代水泥的质量分数分别为20%㊁40%和60%;石灰粉末㊁煤矸石粉末和大理石粉末取代水泥的质量分数分别为10%㊁20%和30%㊂所有拌合料水胶比取定值0.33,每立方米混凝土的水泥和固废粉末的总质量为580kg㊂1.3㊀制作、养护及力学性能试验参考‘混凝土物理力学性能试验方法标准“(GB/T50081 2019)[29]浇筑100mmˑ100mmˑ100mm立方体试件,用于测试混凝土的抗压强度㊁弹性模量㊁密度和超声波波速㊂同时,对新拌混凝土的坍落扩展度和T50流动时间进行测量,并借助L型仪和V型仪进行混凝土的抗离析试验,以评估混凝土的流动性和抗离析性能㊂浇筑成型后,将试件放到自然环境下养护24h,拆模后放入标准养护室(20ħ和相对湿度60%),养护7d后测试混凝土的抗压强度和超声波波速,养护28d后测试混凝土的抗压强度㊁超声波波速㊁密度和弹性模量㊂4020㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷表3㊀混凝土的配合比Table 3㊀Mix proportion of concreteSample No.Cement admixture /(kg㊃m -3)Sand admixture /(kg㊃m -3)Water admixture /(kg㊃m -3)Water-binder ratio Water reducing admixture /(kg㊃m -3)Variable Solid waste powder Solid waste powder admixture /(kg㊃m -3)Replacement rate /%Standard 580843FMH15493861FMH25435873FMH35377873KZ20464856KZ40348852KZ60232851SH10522843SH20464858SH30406861MGS10522843MGS20464858MGS30406861DLS10522843DLS20464858DLS304068611920.33 6.657.127.437.656.806.736.656.326.436.516.326.436.516.326.436.51 Fly ash 87151452520335Furnace slag powder 116202324034860Lime powder 58101162017430Coal gangue powder 58101162017430Marble powder 58101162017430㊀㊀注:FMH㊁KZ㊁SH㊁MGS 和DLS 分别代表粉煤灰㊁矿渣㊁石灰粉末㊁煤矸石粉末和大理石粉末,其后两位数字代表代替水泥的质量分数㊂参考‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(GB /T 50082 2009)[30]制作175mm(上口直径)ˑ185mm(下口直径)ˑ150mm(高度)的圆台体试件,试件的浇筑和养护条件与立方体试件相同㊂待试件终凝后,采用逐级加压法测试混凝土的抗水渗透性能㊂具体过程为将试件分别放置在0.1MPa 水压下48h,0.3MPa 水压下24h 和0.7MPa 水压下24h,然后将试件劈开观测其渗透深度㊂参考‘普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准“(GB /T 50082 2009)制作100mm(直径)ˑ50mm(厚度)的圆柱体试件,测试混凝土的抗氯离子渗透性能㊂将试件放在电压为60V 的仪器设备下6h,由测得的通电量来评定混凝土抗氯离子渗透性能㊂2㊀结果与讨论2.1㊀施工性能2.1.1㊀流动性图1㊀不同工业固废粉末在不同取代率下的混凝土坍落扩展度Fig.1㊀Slump flow of concrete with various industrial solid waste powders at different replacement rates 与常规混凝土相比,自密实混凝土更关注拌合物的流动性㊁抗离析性能和填充性㊂为了评估不同配比混凝土拌合物的施工性能,通过试验测试了各拌合料的坍落扩展度和T50流动时间,并开展了V 型仪和L 型箱流动仪的抗离析试验㊂其中,T50时间指坍落扩展度桶提起后混凝土流动至50cm 的所需时间,可反映混凝土的流动能力和塑性屈服能力㊂图1为各混凝土拌合料的坍落扩展度,表征了混凝土拌合物在没有外部约束存在的情况下,仅依靠其自重作用克服表面摩擦力的流动性能㊂为了揭示不同工业固废粉末对混凝土流动性的影响机理,图2给出了不同工业固废粉末的SEM 照片㊂综合图1和图2可知:1)不同配比混凝土拌合料的坍落扩展度介于680~760mm,说明所配制的㊀第11期何㊀翔等:工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响4021不同配比混凝土拌合料均表现出良好的施工性能㊂2)FMH35坍落扩展度达到了750mm,流动性最好㊂表明与其他固废粉末相比,粉煤灰更有利于提高混凝土的流动性㊂这是因为混凝土的流动性主要取决于组成颗粒的形状㊁颗粒堆积效应㊁颗粒大小分布,以及表面纹理的粗糙程度㊂与其他粉末相比,粉煤灰颗粒为球形,在接触点具有 滚轴效应 ,可有效减少骨料-浆料之间的摩擦[31]㊂此外,粉煤灰密度相对较小,替代水泥后导致水泥浆体体积增大,进一步减小了细集料与水泥浆体之间的摩擦,提高了拌合物的塑性和凝聚力,从而提高了混凝土的流动性㊂3)与粉煤灰相比,掺入其他固废粉末的混凝土流动性相对较差㊂因为石灰粉末㊁煤矸石粉末以及大理石粉末为块状或三角形,不利于提高混凝土的流动性㊂图2㊀不同工业固废粉末的SEM照片Fig.2㊀SEM images of various industrial solid waste powders2.1.2㊀抗离析性能为了评估混凝土的抗泌水抗离析性能,图3给出了混凝土拌合料的V型仪流动时间与T50流动时间之间的关系㊂V型仪流动时间在坍落扩展度一定的情况下可用于评价混凝土的黏性,流动时间越长表示混凝土黏性越高,抗离析性能越好㊂而且,T50流动时间与V型仪的流动时间的预测结果具有良好的相关性㊂由图3可知,与其他拌合料相比,掺入矿渣的混凝土拌合料KZ60的黏性和V型仪流动时间最少㊂对于自密实混凝土,其V型仪流动时间的下限和上限分别为11和15s,而本文混凝土拌合物的V型仪流动时间测试值介于9.34~16.97s㊂可见,所配制的混凝土拌合料均具有良好的黏度和抗离析性能㊂T50流动时间测试值介于2~5s,因此,自密实混凝土T50流动时间下限和上限建议值为2和5s㊂2.1.3㊀填充性L型仪测试结果用L(即h2/h1,h1为混凝土拌合物在L型仪中停止流动后,竖向箱体内混凝土拌合物的高度,h2则为L型仪水平向箱体内混凝土拌合物的高度㊂)值表示,L值可以表征自密实混凝土填充性㊂图4给出了添加了不同工业固废粉末混凝土拌合料的L值㊂L值低于0.8的自密实混凝土浇筑时容易出现堵塞现象,填充性较差㊂试验结果表明,增加固废粉末掺量会使混凝土的黏性增加,填充性下降㊂而本研究所配制的混凝土的L值均为0.8~1.0,说明工业固废粉末掺量在允许范围之内,混凝土的填充性满足施工要求㊂因而,所配制的混凝土均具有良好的填充性㊂2.2㊀耐久性对混凝土的抗氯离子渗透性能和抗水渗透性能进行了测试㊂用6h内通过混凝土的总电荷量作为评定4022㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷抗氯离子渗透性能的衡量标准,试验结果如图5(a)所示㊂用渗水深度来评估混凝土的抗渗性能,试验结果如图5(b)所示㊂图3㊀混凝土拌合料的V 型仪流动时间与T50之间的关系Fig.3㊀Relationship between V-shaped flow time and T50of concrete mixermaterial 图4㊀不同工业固废粉末掺杂的混凝土的L 值Fig.4㊀L value of concrete with various industrial solid wastepowders 图5㊀不同工业固废粉末在不同取代率下的混凝土耐久性Fig.5㊀Durability of concrete with versus industrial solid waste powders at different replacement rates 由图5(a)可知,除石灰粉末外,随着固废粉末掺量的增加,混凝土的抗氯离子渗透率均呈上升趋势㊂掺矿渣的混凝土拌合料KZ60总通电量为120C,其氯离子渗透率最低㊂依据ASTM C1202[32],该混凝土的氯离子渗透等级为 极低 ㊂混凝土的内部结构是影响氯离子渗透性能的关键,孔隙更小㊁更密实的内部结构降低了孔隙通道的连续性㊂相比于其他拌合料,掺入粉煤灰和矿渣的混凝土表现出更低的氯离子渗透率,表明该类混凝土中火山灰反应的生成物更容易形成不连续的内部结构[33]㊂此外,氯离子渗透率还取决于混凝土的组成材料与氯离子的结合能力㊂氯化物在混凝土中渗透路径与自由水或连通的孔隙基本一致㊂部分氯化物可以与水泥(主要是水泥中的铝酸三钙(C 3A))发生反应,形成稳定的氯离子复合物,而过剩的氯化物才是导致钢筋等腐蚀的主要原因㊂掺入粉煤灰和矿渣将导致C 3A 含量增加,因为拌合物中存在过多的氧化铝,经过火山灰反应后形成了水合硅酸钙,增加了硅酸钙的含量[34]㊂由此推断,掺入粉煤灰和矿渣可以提高混凝土自由氯离子的结合能力,从而减少自由氯离子对钢筋的腐蚀㊂再者,随着氧化铝含量的增加,混凝土总电荷量减少㊂因而,增加粉煤灰和矿渣的掺量(氧化铝含量增加),混凝土表现出更好的抗氯离子渗透性能㊂由图5(b)可知,混凝土透水深度试验结果介于4.42~12.58mm㊂与其他拌合料相比,对照组㊁FMH15和KZ20的渗水深度相对较小,其中KZ20的渗水深度最小㊂此外,增加矿物粉末的掺量,混凝土的渗水深度也随之增加,抗渗性能下降㊂这是因为渗透试验是在试件养护28d 后进行,此时混凝土中火山灰反应还没有完全结束,生成的二次水合产物不足以填充更多的孔隙[35]㊂而FMH15和KZ20可通过其他水化产物来填㊀第11期何㊀翔等:工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响4023充孔隙,抗渗性能更好㊂2.3㊀力学性能本研究测试了16组不同配比混凝土硬化后的性能,包括混凝土28d密度㊁7和28d抗压强度和超声波波速㊂表4列出了混凝土密度㊁抗压强度和超声波波速测试结果,图6给出了混凝土抗压强度的测试结果㊂表4㊀混凝土物理和力学性能Table4㊀Physical and mechanical properties of concreteSample No.Density at28d/(kg㊃m-3)Compressive strength/MPa Ultrasonic velocity/(m㊃s-1)7d28d7d28d Standard 2.41564.5676.0943964638FMH15 2.38962.1173.9243894609FMH25 2.38761.2973.2542964603FMH35 2.38956.1067.3941994529KZ20 2.41362.2877.9843024708KZ40 2.41862.9874.9844054618KZ60 2.39157.9471.6243044549SH10 2.41960.0469.2842054496SH20 2.43757.1164.9742984435SH30 2.42955.0459.9242034211MGS10 2.39364.8174.8344194590MGS20 2.40162.7173.9242444455MGS30 2.41961.7272.3641804398DLS10 2.41366.0176.1944394686DLS20 2.43963.7473.3945184704DLS30 2.40959.2970.7642194549图6㊀不同工业固废粉末在不同取代率下的混凝土7和28d抗压强度Fig.6㊀7and28d compressive strength of concrete with various industrial solid waste powders at different replacement rates 结合表4和图6可知:1)混凝土的抗压强度随着固废粉末掺量增加均呈下降的趋势,未掺固废粉末的混凝土7d抗压强度高于掺有固废粉末的混凝土㊂说明在混凝土硬化过程早期,粉煤灰和矿渣的火山灰反应不足以提高混凝土抗压强度㊂2)在硬化过程后期,混凝土的火山灰反应逐渐完成,因而掺入矿渣的混凝土的28d抗压强度最高㊂原因是粉煤灰和矿渣粉末填补了水泥颗粒之间的空隙,并与初级水化产生的石灰发生了沸石反应,生成了更多的次级水合物进一步填充结构孔隙,从而提高混凝土的抗压强度㊂而掺有石灰和煤矸石粉末的混凝土生成的次级水合物较少,其抗压强度较低㊂3)掺入石灰粉末显著降低了混凝土的抗压强度,30%石灰掺量混凝土的7和28d抗压强度分别降低了15.3%和20.8%㊂4)掺入大理石粉末混凝土的早期性能最好㊂一方面,大理石粉末具有更好的物理特性,添加大理石粉末后混凝土基体的密度更高㊁水泥颗粒分散性更好,可有效提高混凝土前期的抗压强度㊂另一方面,大理石粉末表面可作为Ca(OH)2和C-S-H(水化硅酸钙)早期反应产物的成核点[36-38],大理石粉末是最细的外加固废粉末,核晶效应对强度的影4024㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷响程度取决于填料与水泥水化产物之间的亲和力,且这种影响程度会随填料的细度和比表面积的增加而增加㊂大理石粉末是一种非全完活性也非全惰性的材料,可与水泥中的Al 2O 3发生反应㊂若水泥中含有较多的C 3A,则大理石粉末中的CaCO 3与C 3A 发生水化反应产生碳铝酸钙(CaAl 2(CO 3)2(OH)4㊃n H 2O)㊂这种反应加速了水化反应进程,增加了混凝土的抗压强度㊂而且这种反应会随着水泥中C 3A 含量㊁填料的细度和比表面积的增加而增加,因而掺入大理石粉末可大幅改善自密实混凝土的早期性能㊂图7㊀混凝土抗压强度与超声波波速的关系Fig.7㊀Relationship between compressive strength and ultrasonic velocity of concrete 图7为混凝土的抗压强度与超声波波速的关系㊂由图可知,超声波波速与抗压强度的变化规律基本一致,所有试件的超声波波速随抗压强度的增加而增加㊂也就是说,混凝土的抗压强度和超声波波速具有显著相关性(判定系数R 2=0.87)㊂图8为混凝土的静态和动态弹性模量㊂混凝土的动态弹性模量可通过静态弹性模量换算得到,计算公式为E d =105ˑV 2ˑ(Δ/g )(1)式中:E d 为动态弹性模量,GPa;V 为超声脉冲速度,m/s;Δ为拌合料单位质量,kg /cm 3;g 为重力加速度,取值9.81m /s 2㊂试验结果表明:自密实高性能混凝土的静态和动态弹性模量随混凝土强度增加而增加,这与常规振捣混凝土类似[39];掺入矿渣混凝土(如KZ20)的静态和动态弹性模量最高,明显高于同等掺量的其他混凝土㊂图8㊀混凝土的静态和动态弹性模量Fig.8㊀Static and dynamic elastic modulus of concrete 3㊀结㊀论1)所配制的混凝土拌合料均具备良好的流动性㊁填充性和抗离析性能㊂掺入粉煤灰有利于提高混凝土的流动性,60%粉煤灰掺量的混凝土坍落扩展度达到750mm㊂而增加固废粉末掺会导致混凝土的黏性增加,填充性下降㊂自密实混凝土中粉煤灰和石灰粉末的允许掺量分别为35%和60%,煤矸石㊁石灰和大理石粉末的允许掺量为30%㊂2)除石灰粉末外,随固废粉末掺量增加,混凝土抗氯离子性能呈上升趋势㊂增加粉煤灰和矿渣掺量,混凝土表现出更好的抗氯离子渗透性能㊂除掺入少量的矿渣(20%掺量)和粉煤灰(15%掺量)外,混凝土渗水深度总体上随工业固废粉末掺量的增加而增加,抗渗性能随之降低㊂3)混凝土早期和后期抗压强度随固废粉末掺量的增加而降低,掺入石灰粉末的混凝土抗压强度下降最明显,掺入30%石灰粉末混凝土7和28d 抗压强度分别降低了15.3%和20.8%㊂随着硬化过程中火山灰反应逐渐完成,掺入矿渣的混凝土后期抗压强度最高,而掺入大理石粉末的混凝土早期强度更好㊂此外,掺㊀第11期何㊀翔等:工业固废粉末对自密实高性能混凝土性能的影响4025入矿渣混凝土的静态和动态弹性模量最好㊂参考文献[1]㊀杨㊀欢,牛季收.自密实高性能混凝土的研究现状[J].硅酸盐通报,2015,34(增刊1):207-210.YANG H,NIU J S.Research statue of self-compacting concrete[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2015,34(supplement1):207-210(in 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Highway and Transport.Review on China s pavement engineering research㊃2020[J].China Journal of Highway and Transport,2020,33(10):1-66(in Chinese).。
钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的水化硬化特性
15% 时,复合砂浆的 28 d 抗折强度和 28 d 抗压强度均最高,分别为 6. 8 和 39. 8 MPa,与单掺 30% 钢渣组相比,复合
砂浆的 28 d 抗折强度和 28 d 抗压强度分别提高了 11. 5% 和 20. 6% ,这主要是因为掺入的赤泥不仅起到物理填充
摘要:为探明二元固废间的协同胶凝作用,本文研究了不同配合比条件下钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的力学性能,
并采用水化热、XRD、TG-DTG、SEM 等手段来表征复合砂浆的水化特征及微观形貌。 研究结果表明:与纯水泥组相
比,单掺 30% ( 以下均为质量分数) 钢渣会抑制浆体的水化反应,从而降低砂浆的力学性能,而在单掺 30% 钢渣的
构进行表征,更好地认识钢渣和赤泥间的协同胶凝作用,为制备性能优异的钢渣-赤泥-水泥基复合胶凝材料
提供指导,且制备复合胶凝材料能有效降低钢渣和赤泥对环境的污染,使经济效益和环境效益显著。
1 实 验
1. 1 原材料及分析
本试验所用水 泥 为 海 螺 牌 P · O 42. 5 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ( ordinary Portland cement, OPC ) , 密 度 为
通信作者:胡 成,博士,副研究员。 E-mail:hucheng42@ glut. edu. cn
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硅 酸 盐 通 报
资源综合利用
第 42 卷
strength increase by 11. 5% and 20. 6% , respectively, mainly because the red mud not only plays the role of physical
磷石膏-水泥复合胶凝材料的细观水化反应机理和成核研究
磷石膏-水泥复合胶凝材料是一种基于水泥和磷石膏的混凝土
材料，其具有双重胶凝反应机理。
其中，水泥主要通过硅酸盐水化反应形成硅酸钙凝胶，并在一定条件下与磷酸钙反应形成磷酸钙凝胶，从而提高膨胀性能和力学性能。
细观水化反应机理方面，水泥水化反应主要涉及以下几个步骤：
1. 水化初期：水泥中的矿物质与水发生反应，生成钙硅酸盐凝胶（C-S-H）和钙羟基石膏（C-H）。
2. 水化中期：C-S-H凝胶逐渐增多，形成骨架结构，钙羟基石
膏逐渐转变为无水石膏。
此时，水泥开始表现出初始强度。
3. 水化后期：C-S-H凝胶继续形成，增加了水泥的强度。
此时，C-S-H凝胶中的孔隙逐渐减少，导致材料的渗透性下降。
钙磷石膏反应机理方面，当磷酸盐溶液与水泥反应时，磷酸钙会生成。
在磷酸根离子的催化下，磷酸钙与水泥中的无水石膏反应生成磷酸钙凝胶，从而提高了材料的膨胀性能和力学性能。
成核研究方面，对于磷石膏-水泥复合胶凝材料的成核过程，
目前研究较少。
然而，一些研究表明磷酸根离子的加入可以促进水泥的水化反应并改善其力学性能，因为磷酸根离子在形成磷酸钙凝胶时能够作为晶核催化剂。
此外，添加磷石膏还可以增加材料的孔隙率，提高渗透性能。
成核研究还需要进一步深入探讨，以便更好地利用这种材料的优点并优化其性能。
碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响
第42卷第3期2023年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.42㊀No.3March,2023碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响房延凤1,王凇宁1,佟㊀钰1,孙小巍1,丁向群1,苏㊀文2(1.沈阳建筑大学材料科学与工程学院,沈阳㊀110168;2.中国建筑土木建设有限公司,北京㊀100070)摘要:钢渣水化活性差,体积安定性不良限制了其作为辅助性胶凝材料的应用,但钢渣具有很好的碳酸化活性㊂本文在对钢渣进行预处理的过程中通过调整CO2浓度及碳酸化时间,调控钢渣的碳酸化程度,分析了碳酸化对钢渣微观结构及固碳效果的影响,同时评价了碳酸化钢渣作为辅助性胶凝材料的可行性㊂结果表明:含30%(质量分数)钢渣的水泥砂浆试块3㊁28d抗压强度较未掺钢渣水泥砂浆分别降低了43.2%和30.0%,净浆试块经压蒸试验后由于膨胀过大而溃散;CO2浓度对钢渣的固碳量有显著的影响,高浓度(体积分数为99.9%)CO2进行碳化养护3min时钢渣固碳量就达到了3.67%㊂钢渣的体积安定性与碳酸化程度呈正相关,而过度碳酸化处理会降低其水化活性,掺加30%(质量分数)碳酸化预处理3㊁10min钢渣的砂浆3d抗压强度较掺加30%原始钢渣的砂浆分别提高了28.3%和15.8%㊂关键词:钢渣;碳酸化;复合胶凝材料;水化活性;体积安定性;抗压强度中图分类号:TQ172㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)03-1001-07 Effect of Carbonation Pretreatment on Volume Stability andHydration Activity of Steel Slag-Cement CompositeCementitious MaterialsFANG Yanfeng1,WANG Songning1,TONG Yu1,SUN Xiaowei1,DING Xiangqun1,SU Wen2(1.School of Materials Science and Engineering,Shenyang Jianzhu University,Shenyang110168,China;2.China Construction Civil Engineering Co.,Ltd.,Beijing100070,China)Abstract:The application of steel slag as supplementary cementitious materials is limited by its poor hydration activity and volume stability,while steel slag shows excellent carbonation activity.In this paper,the carbonation degree of steel slag was controlled by adjusting the CO2concentration and carbonation time.The effect of carbonation on the microstructure and CO2uptake of steel slag was analyzed,and the volume stability and hydration activity of carbonated steel slag used as supplementary cementitious materials were evaluated.The results show that the3,28d compressive strength of mortar containing30%(mass fraction)steel slag reduce by43.2%and30.0%,respectively,compared to the mortar without steel slag.And paste specimen collapses due to expansion after autoclaving experiment.The CO2uptake of steel slag is significantly affected by the concentration of CO2.The CO2uptake of steel slag arrives at3.67%after carbonation for3min at high concentration(volume fraction is99.9%)of CO2.The volume stability of steel slag is positively correlated with the degree of carbonation,while over carbonation treatment reduces the hydration activity.The3d compressive strength of mortar containing30%(mass fraction)steel slag carbonated for3,10min increases by28.3%and15.8%,respectively. Key words:steel slag;carbonation;composite cementitious material;hydration activity;volume stability;compressive strength收稿日期:2022-10-16;修订日期:2022-11-30基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(51808354);中国博士后科学基金资助项目(2018M641712);辽宁省教育厅科学研究经费项目(lnjc202017)作者简介:房延凤(1988 ),女,博士,副教授㊂主要从事工业废渣建材资源化利用及特种水泥方面的研究㊂E-mail:fangyf@1002㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷0㊀引㊀言中国是世界上最大的钢铁生产国家,产量超过全球总产量的50%[1]㊂钢铁行业不仅排放大量的CO2,还会产生大量无法有效利用的钢渣(约占粗钢产量的15%~20%)[2]㊂目前中国钢渣累积存量超过18亿吨[3],长期堆存不仅造成资源的浪费,且易产生粉尘,污染附近水域,从而引起一系列环境问题[4-5]㊂建材资源化利用是消纳钢渣的有效途径,但钢渣存在成分复杂多变㊁体积安定性不良㊁水化活性差等问题,用作辅助胶凝材料或者骨料存在一系列安全问题,限制了其在建筑材料中的应用[6-9]㊂钢渣虽然水化活性和体积安定性差,但具有较好的碳酸化活性[10-11],尤其是钢渣中的f-CaO和f-MgO可以快速与CO2反应[12],钢渣经过碳酸化养护,可以制备安定性良好的钢渣制品[13-16],具有很好的应用前景㊂Wang等[17]采用半干法对钢渣进行碳酸化处理,研究发现通过调控碳酸化工艺可以调控碳酸化产物的种类和粒度㊂同时很多研究[18-20]表明,纳米碳酸钙和纳米水化硅酸钙(C-S-H)在水泥水化的过程中能够促进早期水化㊂因此,若能通过调控钢渣的碳酸化程度及反应产物的种类㊁粒度从而达到改善钢渣体积安定性和水化活性的目的,则可促进钢渣作为辅助性胶凝材料的广泛应用,从而大规模消解堆存的钢渣,同时固定与储存温室气体CO2㊂本研究通过调整CO2浓度及碳酸化时间,研究了碳酸化对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性和水化活性的影响,同时评价了碳酸化钢渣作为辅助性胶凝材料的可行性㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料试验所用钢渣为本钢集团的转炉钢渣经粉碎㊁粉磨㊁筛分所得,比表面积和密度分别为320m2/kg和3.25g/cm3;普通硅酸盐水泥(P㊃O42.5)的比表面积和密度分别为350m2/kg和3.06g/cm3㊂砂为标准砂㊂钢渣和水泥的主要化学成分如表1所示㊂由表1可知,钢渣中的CaO含量较水泥中低,Fe2O3和MgO含量偏高㊂表1㊀钢渣和水泥的主要化学组成Table1㊀Main chemical composition of steel slag and cementRaw material Mass fraction/%CaO SiO2Fe2O3P2O3MgO Al2O3MnO TiO2CrO2SO3 Steel slag36.414.825.2 2.012.6 5.0 1.00.70.60.3 Cement61.121.5 2.9 2.1 5.2 2.51.2㊀试验设计本研究旨在探索钢渣作为辅助性胶凝材料替代部分水泥的可能性,设计了不同钢渣掺量㊂同时在不同条件下对钢渣进行碳酸化预处理,用碳酸化的钢渣替代30%(质量分数)水泥分析其对力学性能和体积安定性的影响㊂将钢渣与8%(质量分数)的水混合并搅拌均匀,然后将钢渣放入反应釜进行碳酸化预处理㊂碳酸化过程中的CO2压力为0.2MPa,体积分数分别为99.9%和20.0%,碳酸化时间控制在3㊁10min㊂砂浆和净浆试块的配合比及试块尺寸等信息如表2所示㊂在砂浆制备过程中,砂胶比和水胶比分别为3.0和0.5,净浆制备过程中水胶比为0.3㊂砂浆和净浆试块在成型24h后脱模,然后养护至相应龄期进行测试㊂表2㊀试验设计Table2㊀Experiments designSpecimen Steel slagcontent/%Mortar PasteSize/(mmˑmmˑmm)Number Size/(mmˑmmˑmm)NumberSS00 SS1010 SS2020 SS3030 CSS-130 CSS-230 CSS-33040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ16040ˑ40ˑ160999999925ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ28025ˑ25ˑ2803333333CSS-43040ˑ40ˑ160925ˑ25ˑ2803㊀㊀注:CSS-1㊁CSS-2㊁CSS-3和CSS-4所掺加的钢渣分别在99.9%的CO2中处理3㊁10min和20.0%的CO2中处理3㊁10min㊂第3期房延凤等:碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响1003㊀1.3㊀测试方法和仪器按照‘水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)“(GB /T 17671 2021)测定水泥砂浆试块的抗折强度和抗压强度,参考‘水泥压蒸安定性试验方法“(GB /T 750 1992)测试体积安定性㊂使用布鲁克D8Advance X 射线衍射仪在40kV 和40mA 下进行物相分析,步长为0.04ʎ㊂使用梅特勒-托利多TG /DSC1系统测试碳酸化钢渣在不同碳酸化条件下的固碳量㊂采用扫描电镜(FE-SEM,FEINOVA Nano SEM 450)分析碳酸化预处理对钢渣微观结构的影响㊂2㊀结果与讨论2.1㊀钢渣掺量对砂浆抗压强度和体积安定性的影响不同钢渣掺量砂浆的3㊁7㊁28d 抗折强度和抗压强度结果如图1所示㊂从图1中可以看出,随着钢渣掺量的增加,试块的抗折强度和抗压强度显著降低,其中对3d 力学性能影响更加明显㊂SS10㊁SS20和SS30的3d 抗压强度与SS0相比分别降低了22.3%㊁30.0%和43.2%,而SS10㊁SS20和SS30的28d 抗压强度较SS0分别降低了11.1%㊁21.7%和30.0%㊂可以看出,掺加钢渣对钢渣-水泥复合胶凝材料体系早期强度的发展具有显著的不利影响㊂图1㊀钢渣掺量对砂浆抗折强度和抗压强度的影响Fig.1㊀Effect of steel slag content on flexural strength and compressive strength of mortar 钢渣中含有f-CaO 和f-MgO,这会对硬化浆体的体积安定性产生不利影响㊂通过测试净浆试块的初始尺寸和经过高压釜压蒸3h 后的尺寸,计算线膨胀率,结果如表3所示㊂结果表明,膨胀率随着钢渣含量的增加而逐渐增大㊂SS10的膨胀率为0.47%,略低于标准限值(0.5%)㊂当钢渣含量达到30%时,膨胀过大导致试块溃散,无法得到膨胀率,SS30压蒸后的外观形貌如图2(a)所示㊂图2(b)为SS30压蒸试验前后的TG-DTG 曲线,可以看出经过3h 的压蒸后Ca(OH)2和Mg(OH)2的含量分别达到12.30%和4.17%(质量分数),而压蒸前并未观察到Mg (OH)2的失重,Ca (OH)2的含量也仅为5.22%,说明压蒸过程加速了f-CaO 和f-MgO 的水化反应㊂表3㊀不同钢渣掺量净浆试块的线膨胀率Table 3㊀Linear expansion rate of paste containing different steel slag contentSpecimen SS0SS10SS20SS30Linear expansion rate /%0.060.47 1.212.2㊀碳酸化预处理对钢渣固碳量及微观形貌的影响图3为不同条件下碳酸化预处理钢渣的XRD 谱,SS 表示未碳酸化处理钢渣,CSS1和CSS2分别表示用99.9%浓度的CO 2碳酸化3㊁10min 的钢渣,CSS3和CSS4分别表示用20.0%浓度的CO 2碳酸化3㊁10min 的钢渣㊂从图3中可以看出,经过碳酸化预处理后硅酸二钙(C 2S)的衍射峰强度明显降低,而方解石的衍射峰强度显著增强㊂文献[21-22]表明钢渣在加速碳酸化过程中也会形成结晶度差的CaCO 3㊁文石㊁球霰石和1004㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷方解石,但在XRD 分析中只观察到方解石的衍射峰㊂CaCO 3种类的差异可能是钢渣的矿物组成不同造成的㊂γ-C 2S 碳化过程中很容易形成球霰石,而β-C 2S 易碳酸化形成方解石[8,17]㊂碳酸化钢渣中铁铝酸四钙(C 4AF)的衍射峰强度没有明显降低,说明C 4AF 的碳酸化反应活性较低㊂图2㊀SS30压蒸后的外观形貌和TG-DTG 曲线Fig.2㊀Appearance and TG-DTG curves of SS30afterautoclaving 图3㊀不同碳酸化条件下钢渣的XRD 谱Fig.3㊀XRD patterns of steel slag carbonated at differentconditions 图4㊀不同碳酸化条件下钢渣的TG-DTG 曲线及固碳量Fig.4㊀TG-DTG curves and CO 2uptake of steel slag carbonated at different conditions 对钢渣和碳酸化预处理的钢渣进行TG 分析,以评价其固碳结果,结果如图4所示㊂可以看出质量损失主要集中在400~450ħ和500~850ħ,分别是Ca(OH)2和CaCO 3的分解造成的㊂钢渣碳酸化过程中形成的CaCO 3与天然CaCO 3相比,分解温度较低,为500~850ħ[17]㊂根据TG 曲线计算得到的固碳量也列于图4中㊂碳酸化过程中的CO 2浓度和碳酸化时间对碳酸化效果影响较大,用20.0%浓度的CO 2碳酸化3㊁10min 的钢渣中CO 2含量仅为1.2%和2.5%(质量分数,下同),相对应地,固碳量分别为0.27%和1.57%;而用高浓度CO 2进行碳酸化养护3㊁10min时,CO 2含量达到4.6%和5.9%,此时固碳量分别为3.67%和4.97%㊂在不同CO 2浓度下,碳酸化预处理不同时间的钢渣的SEM 照片如图5(a)~(d)所示㊂尽管在图3和图4的XRD 谱和TG 曲线中表明,碳酸化3min 就已生成大量方解石,但在SEM 照片中未发现具有特定形第3期房延凤等:碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响1005㊀态的结晶良好的碳酸钙,其原因可能是在碳酸化过程早期的碳酸钙颗粒粒径较小或为结晶度差的无定形碳酸钙㊂随着碳酸化时间的增加,碳酸钙的粒径逐渐增大㊂CO 2压力对碳酸钙的颗粒尺寸有明显影响,低浓度CO 2有利于碳酸钙颗粒尺寸的增大㊂图5㊀不同碳酸化条件下钢渣的SEM 照片Fig.5㊀SEM images of steel slag carbonated at different conditions 2.3㊀碳酸化预处理对钢渣水化活性的影响将含有30%钢渣和碳酸化钢渣的砂浆试块养护至3㊁7㊁28d 后测试其抗折强度和抗压强度,结果如图6所示㊂碳酸化预处理对钢渣的水化活性有显著影响,适当的碳酸化预处理可有效提高钢渣的水化活性㊂与对照组SS30相比,CSS-1和CSS-2的3d 抗压强度分别提高了28.3%和15.8%,而28d 抗压强度分别提高了13.4%和10.8%㊂因此碳酸化钢渣可以加速水化进程,改善砂浆的早期力学性能㊂在低浓度(20.0%)CO 2下对钢渣进行碳酸化预处理,碳酸化效果较差,对钢渣胶凝活性的提升作用并不明显,CSS-3和CSS-4的3d 抗压强度分别为对照组SS30的108.9%和96.0%,这是由于低浓度CO 2条件下碳酸化程度较低,生成的C-S-H 和CaCO 3数量较少,且CaCO 3颗粒尺寸较大,晶核效应较弱㊂图6㊀碳酸化预处理钢渣对砂浆抗折强度和抗压强度的影响Fig.6㊀Effect of carbonation pretreated steel slag on flexural strength and compressive strength of martor1006㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.4㊀碳酸化预处理对钢渣体积安定性的影响图7和表4分别为掺加碳酸化钢渣净浆试块经3h 的压蒸试验后的外观形貌和膨胀率,可以看出经碳酸化预处理后,体积安定性得到了有效改善㊂即使用20.0%浓度的CO 2处理3min,体积安定性也较原钢渣有明显的提升,处理10min 后试块经压蒸后表面未出现任何裂纹,但相应砂浆试块的抗压强度为参比样的94.5%,尽管在此条件下钢渣水化活性稍有降低,但解决了钢渣体积安定性不良的问题㊂图7㊀含碳酸化钢渣的净浆试块压蒸后外观形貌Fig.7㊀Appearance of paste containing carbonated steel slag after autoclaving表4㊀碳酸化钢渣对净浆试块膨胀率的影响Table 4㊀Effect of carbonated steel slag on expansion rate of pasteSpecimen CSS-1CSS-2CSS-3CSS-4Expansion rate /%0.520.25 0.433㊀结㊀论1)钢渣的掺加对砂浆试块早期强度发展的不利影响更为明显㊂钢渣中的f-CaO 和f-MgO 会对硬化浆体的体积安定性产生不利影响,掺加30%钢渣的试样在经过3h 的压蒸试验后由于膨胀过大而溃散㊂2)碳酸化过程中的CO 2浓度和碳酸化时间对钢渣的固碳量影响较大,用低浓度(体积分数20.0%)CO 2对钢渣进行碳酸化预处理3㊁10min 后的固碳量仅为0.27%和1.57%,而用高浓度(体积分数99.9%)CO 2进行碳酸化养护3min 时其固碳量就达到了3.67%㊂碳酸化过程中形成了方解石,且20.0%CO 2浓度下生产的方解石尺寸较大㊂3)钢渣的碳酸化预处理对早期水化和钢渣的体积安定性有显著影响㊂适量的碳酸化可提高钢渣的水化活性,过度碳酸化反而会降低水化活性㊂掺加30%用高浓度(99.9%)CO 2碳酸化预处理3㊁10min 钢渣的砂浆3d 抗压强度较掺30%原始钢渣的矿浆分别提高了28.3%和15.8%,这归因于碳酸化过程中形成的C-S-H 和方解石,为水泥水化提供了形核位点㊂在低浓度(20.0%)CO 2下对钢渣的碳酸化效果不佳,对钢渣胶凝活性的提升作用并不明显㊂钢渣的体积安定性与碳酸化程度呈正相关,因此需要通过调整碳酸化条件来获得体积安定性和水化活性的平衡㊂参考文献[1]㊀SHU K Q,SASAKI K.Occurrence of steel converter slag and its high value-added conversion for environmental restoration in China:a review[J].Journal of Cleaner Production,2022,373:133876㊀第3期房延凤等:碳酸化预处理对钢渣-水泥复合胶凝材料体积安定性及水化活性的影响1007 [2]㊀张长森,李㊀杨,胡志超,等.钠盐激发钢渣水泥的早期水化特性及动力学[J].建筑材料学报,2021,24(4):710-715.ZHANG C S,LI Y,HU Z C,et al.Early hydration properties and kinetics of steel slag-cement activated by sodium salts[J].Journal of Building Materials,2021,24(4):710-715(in Chinese).[3]㊀WANG X B,LI X Y,YAN X,et al.Environmental risks for application of iron and steel slags in soils in China:a review[J].Pedosphere,2021,31(1):28-42.[4]㊀GUO J L,BAO Y P,WANG M.Steel slag in China:treatment,recycling,and management[J].Waste Management,2018,78:318-330.[5]㊀LAI M H,ZOU J J,YAO B Y,et al.Improving mechanical behavior and microstructure of concrete by using BOF steel slag aggregate[J].Construction and Building Materials,2021,277:122269.[6]㊀LE D H,SHEEN Y N,BUI Q B.An assessment on volume stabilization of mortar with stainless steel slag sand[J].Construction and BuildingMaterials,2017,155:200-208.[7]㊀WANG G,WANG Y H,GAO Z e of steel slag as a granular material:volume expansion prediction and usability criteria[J].Journal ofHazardous Materials,2010,184(1/2/3):555-560.[8]㊀FANG Y F,SU W,ZHANG Y Z,et al.Effect of accelerated precarbonation on hydration activity and volume stability of steel slag as asupplementary cementitious material[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2022,147(11):6181-6191.[9]㊀JIANG Y,LING T C,SHI C J,et al.Characteristics of steel slags and their use in cement and concrete:a review[J].Resources,Conservationand Recycling,2018,136:187-197.[10]㊀BACIOCCHI R,COSTA G,DI GIANFILIPPO M,et al.Thin-film versus slurry-phase carbonation of steel slag:CO2uptake and effects onmineralogy[J].Journal of Hazardous Materials,2015,283:302-313.[11]㊀UKWATTAGE N L,RANJITH P G,LI X.Steel-making slag for mineral sequestration of carbon dioxide by accelerated carbonation[J].Measurement,2017,97:15-22.[12]㊀常㊀钧,吴昊泽.钢渣碳化机理研究[J].硅酸盐学报,2010,38(7):1185-1190.CHANG J,WU H Z.Study on carbonation mechanism of steel slag[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,2010,38(7):1185-1190(in Chinese).[13]㊀LI L F,ZHONG X Z,LING T C.Effects of accelerated carbonation and high temperatures exposure on the properties of EAFS and BOFS pressedblocks[J].Journal of Building Engineering,2022,45:103504.[14]㊀LUO Z T,WANG Y,YANG G J,et al.Effect of curing temperature on carbonation behavior of steel slag compacts[J].Construction andBuilding Materials,2021,291:123369.[15]㊀YANG S,MO L W,DENG M.Effects of ethylenediamine tetra-acetic acid(EDTA)on the accelerated carbonation and properties of artificialsteel slag aggregates[J].Cement and Concrete Composites,2021,118:103948.[16]㊀MO L W,ZHANG F,DENG M,et al.Accelerated carbonation and performance of concrete made with steel slag as binding materials andaggregates[J].Cement and Concrete Composites,2017,83:138-145.[17]㊀WANG 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复合胶凝材料水泥体系水化机理的研究
水泥
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图７压力损失与顶板倾斜角度的关系
速度 的大 小变化不大 ， 只是旋流 中心有所偏移 ；而流
场 的轴 向速度 不仅零 轴 向速 度面 有所 偏移 ，而且 向
下的轴向速度增大， 有利于提高旋风筒的分离效率。
１ ０
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２ ０ 年 第４ ０７ 期
水泥 ：海 螺４． ２ 级普通硅酸 盐水 泥；矿渣粉 ：上 ５ 海海 笠工 贸有限公 司生产 ； 粉煤灰 ：上海海 笠工 贸 有 限公司生产 的Ⅱ 级粉煤灰；天然矿物 为石灰石 、沸 石 、高 岭土 中的 任一 种或 任二 种， 磨细 至 比表面积 为４０ｍＶｇ ０ ｋ ；增强活化 剂为硫酸盐 、铝酸钙 、尿 素 、 硅酸钠 中 的 任 一 种 或 任 二 种 ，磨 细 至 比表 面积为
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（ ）随着 内筒偏 心距 离 的增大 ，旋 风筒 的分 离 ３ 效 率 是 先增 大 而 后 减小 ，而 压 力 损 失 则 是 单 调 减
小；但随着顶板倾斜角度的增大，旋风筒的分离效 率和压 力 损失都 是先增 大 后减小 。因此 ，为 了兼顾 旋风筒的高分离效率和低压力损失这两项性能指标， 在 设计 斜顶 偏心 旋 风筒时 ，应根 据实 验结果 选择 合 理的顶板倾斜角度和 内筒的偏心距 离 。 （ ）斜顶偏 心 结构 具有提 高 旋风 筒 的综 合 工作 ４ 性能的作用 。
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关键 词 ： 复合胶凝材料体系 ； 矿渣； 硅酸盐水泥； 水化放热速率； 非蒸发水含量； 抗压强度 中图分类号： Ｔ Ｑ １ ７ ７ 文献标识码： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ７ ０ ２ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ５ — ０ ３
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｌ ａ ｇ － ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ Ｊ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
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新 建
矿渣一 水泥复合胶凝材料体系 水化反应特 性的研究
王晴 ， 王 宁 ， 林 琛 ， 丁兆洋 ， 刘军
（ １ ． 沈阳建筑大学 材料科学与工程学院， 辽 宁 沈 阳 １ １ ０ １ ６ ８
２ ． 沈阳理工大学 材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳 １ １ ０ １ ６ ８ ）
摘要 ： 研究矿渣掺量对矿渣一 水泥 复合胶凝材料体系水化反应 动力学过程 的影 响。结果表 明： 复合 胶凝材料体系 的水化放热速
率随矿渣 掺量增加和水 化温度 的降低 而下降 ； 非蒸发水含 量随矿渣掺量 的增加呈现 先增大后降低 的趋势 ， 当矿渣 掺量为 ３ ０ ％时， 非 蒸发水含量达到最大值 ； 复合胶凝材料体系 的抗 压强度随矿渣掺量 的增加 而降低 ， 且复合胶凝材料 体系抗压强度 在 ２ ８ ｄ前增幅较 大， 在２ ８ ｄ后增长趋 于平缓 。从 Ｓ Ｅ Ｍ照片上可 以看 出， 矿渣掺帚不超过 ３ ０ ％的复合胶凝材料体系中， 部分凝胶 与晶体 紧密 结合在一 起， 试样微观 界面结构较 为致 密。 ，
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