掺钢渣和石粉的水泥基胶凝性能及其混凝土性能研究

作     者：刘亮英 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王逢朝;盛叶

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：热焖磁选钢渣 石粉 胶凝性能 微观分析 混凝土 

摘      要：目前对热焖磁选钢渣的研究还相对贫乏,机制砂中石粉含量限值过低阻碍了机制砂推广应用。文章以热焖磁选钢渣和石粉为研究对象,对热焖磁选钢渣和石粉在水泥基中的胶凝性能及其混凝土性能进行研究。从宏观角度研究了钢渣和石粉取代部分水泥对胶砂强度和混凝土力学性能及耐久性（电通量）的影响,采用XRD、SEM、EDS以及孔径分析仪进行相关试验,从微观角度研究了微观形貌、水化产物以及孔径分布。主要研究结论如下:（1）石粉掺量与胶砂的抗压强度和抗折强度呈线性负相关。石粉-水泥硬化浆体的矿物组成主要有CH相(Ca（OH）),水化硅酸钙（C-S-H）和硅酸钙（CS）,与空白组对比,矿物组成在定性上没有变化,只在相的比例上发生变化。在掺有石粉的28d硬化浆体微观形貌中,发现有纤维状的C-S-H,且石粉掺量越大,这种纤维状的胶凝粒子越多。石粉会使硬化浆体的孔隙增多,大于100nm的有害孔数量增多,导致结构致密度降低,且掺量越大,影响程度越大。（2）钢渣掺量与胶砂的抗压强度和抗折强度呈负的线性相关关系。经XRD测定,相比传统工艺处理的钢渣粉矿物相组成,发现经热焖和磁选的钢渣粉中有Ca（OH）、C-S-H和Si O。粒径小于6um且含镁相高的RO相可能具有水化活性,可以填充硬化浆体的孔隙,但部分表面光滑的大粒径RO相与周围凝胶之间粘结不牢固。钢渣掺量在30%时,会使硬化水泥浆体的孔隙增多,使大于100nm的有害孔数量增多,导致结构致密性变差。（3）钢渣和石粉以不同的比例复掺,胶砂的抗折强度和抗压强度随钢渣掺量比例的增加而增强。钢渣与石粉以3:1取代20%的水泥复掺在胶砂中,相比钢渣或石粉单掺,其胶砂的抗折强度和抗压强度较大,硬化浆体结构的微观形貌表现得更为密实,小于50nm的少害孔数量增多,大于100nm的有害孔数量减少。钢渣和少量的石粉取代部分水泥复掺在胶砂中,能细化胶砂的孔径分布,具有一定的耦合效应。（4）钢渣和石粉的复掺量在30%以内,可以制备出符合各种工作性能要求的混凝土。在一定范围内,钢渣和石粉的掺量与混凝土28d抗压强度呈线性负相关。总掺量在30%以内,钢渣和石粉的掺量对混凝土电通量的影响程度小,远不及水胶比和砂率的影响程度,可以忽略不计。