陶瓷辊棒硅灰复合增韧碱激发钢渣基胶凝材料的制备及性能

　　钢渣是炼钢过程中的副产物，主要分为转炉渣、平炉渣、电炉渣三类，其中转炉渣的排放量最大。我国钢渣每年排放量大约1亿吨，大量的钢渣长期堆积，不仅占用大量的土地资源，而且产生严重的环境污染。对钢渣进行减量化、资源化、高价值综合利用研究就显得尤为重要。

　　以转炉钢渣为原料，以陶瓷辊棒及硅灰为增韧剂，制备陶瓷辊棒硅灰复合增韧的碱激发钢渣基胶凝材料及混凝土，考察了胶凝材料的力学性能、耐高温性能以及混凝土的抗冻融性能；采用XRD、SEM、压汞法及热化学等表征手段对制备材料的性能进行了表征。碱激发钢渣基胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙、氢氧化钙、霓石及准埃洛石等矿物相，且氢氧化钙的生成量随龄期的延长而不断增加。碱激发钢渣基胶凝材料的抗压强度随碱激发剂的掺量呈现一定的变化规律，当碱掺量为11wt%时，各龄期的抗压强度均达到最大值，当激发剂掺量过大时，出现强度下降的趋势。钢渣原料较大的比表面积有助于提高碱激发钢渣基胶凝材料的早期强度。

　　碱激发钢渣基胶凝材料的小孔孔体积百分数随着龄期的延长而增多，大孔体积随龄期的增长而大幅减少。热化学结果表明：碱激发钢渣基胶凝材料存在自由水的脱除、结合水的脱除以及氢氧化钙的分解过程。初步尝试将该胶凝材料用于光催化反应。陶瓷辊棒硅灰复合增韧碱激发钢渣基胶凝材料在水化过程中，硅灰能够有效的抑制碱激发钢渣基胶凝材料中氢氧化钙的生成，水化主要产物为水化硅酸钙及硅酸氢钙，基体微观结构致密；掺入10wt%的硅灰及0.2wt%的陶瓷辊棒后，碱激发钢渣基复合胶凝材料中的小孔体积百分数增加，抗压及抗折强度大幅度提高。同时，钢渣粉体的比表面积增大，能显著提高陶瓷辊棒硅灰增韧碱激发钢渣基胶凝材料的力学性能。硅灰在水化过程中以活性成分参与了化学反应，从而加速了水化硅酸钙的生成，而陶瓷辊棒能够与生成的CSH凝胶结合紧密起到强化加筋的作用。

　　碱激发钢渣基胶凝材料、硅灰强化的碱激发钢渣基胶凝材料及陶瓷辊棒硅灰复合增韧的碱激发钢渣基胶凝材料试块的耐高温实验结果表明：当温度处于室温至450℃范围内，加快了钢渣基胶凝材料的水化进程，各种试块的抗压强度逐渐增加；当温度高于450℃，试块中发生了新的化学反应，生成了铁酸钙、镁铁尖晶石等矿物相，新生成的矿物相之间产生新的界面，导致基体不均匀，表现为试块的抗压强度急剧下降。以0.4的水渣比配制的陶瓷辊棒硅灰增韧的碱激发钢渣混凝土的抗压强度为52.2MPa，达到了C40设计标准。碱激发钢渣混凝土的抗冻融性能为F50，而陶瓷辊棒和硅灰的掺入，使碱激发钢渣混凝土的抗冻融性能提高到F150。

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