激發(fā)劑對鋼渣復合膠凝材料再利用

李 翔

（中南大學冶金與環(huán)境學院 湖南長沙 410083）

激發(fā)劑對鋼渣復合膠凝材料再利用

李 翔

（中南大學冶金與環(huán)境學院 湖南長沙 410083）

煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣則為鋼渣，主要原料為鋼渣，可作為循環(huán)再利用材料，將少量激發(fā)劑摻入，分析激發(fā)劑對鋼渣膠凝材料性能所產(chǎn)生的影響。鋼渣中摻入激發(fā)劑后，其活性顯著提高，將早期鋼渣膠凝材料性能極大改變。在激發(fā)劑的作用下，可增加119.8%的鋼渣膠凝材料3d抗壓強度。對于鋼渣膠凝材料而言，激發(fā)劑對漿體水化產(chǎn)物種類沒有明顯影響。

鋼渣膠凝材料；水化產(chǎn)物；激發(fā)劑；再利用

煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣則為鋼渣，鋼渣為潛在水化活性膠凝材料，其化學成分相似于水泥熟料，實現(xiàn)工業(yè)廢渣建筑材料高值化與資源化關鍵的途徑之一就在于鋼渣做混合材生產(chǎn)鋼渣膠凝材料上，但是，早期的鋼渣膠凝材料強度較低，這是由于其水化活性弱的緣故，所以，對鋼渣膠凝材料性能進行改造以及將膠凝材料中鋼渣的摻量提高等技術不斷得到應用，其中研究重點就在于怎樣提升早期強度、及鋼渣活性的有效激發(fā)。為控制環(huán)境污染、對鋼渣進行充分利用，文章中的材料使用鋼渣，創(chuàng)新高鋼渣摻量的鋼渣膠凝材料，以研究激發(fā)劑對鋼渣膠凝材料水化產(chǎn)物微觀結構以及對鋼渣膠凝材料性能產(chǎn)生的影響。

1 原料與方法

采用成分為工業(yè)廢渣硫酸鹽激發(fā)劑、鈉鹽工業(yè)廢渣的鈉型激發(fā)劑、以及堿性復合激發(fā)劑。試驗主要原料則為鋼鐵廠磁選除鐵轉爐鋼渣、水淬高爐礦渣、以及水泥廠二水石膏、熟料。水量以同等標準稠度為水泥凈漿試樣成型原則，采用X射線衍射儀對水化產(chǎn)物進行分析，采用掃描電鏡觀察水泥石微觀結構和形貌。

2 鋼渣膠凝材料性能受激發(fā)劑影響

復合激發(fā)劑，以顯著激發(fā)效果、降低激發(fā)劑用量。從不同程度上，兩種激發(fā)劑均提高了早期鋼渣膠凝材料的強度，并縮短了鋼渣膠凝材料的終凝及初凝時間。激發(fā)劑加速了早期鋼渣膠凝材料水化反應速度，將鋼渣水化活性有效提高，這樣，早期鋼渣膠凝材料的強度獲得提升，因此，復合摻加激發(fā)劑，起到改善激發(fā)效果、減少激發(fā)劑用量的作用。

3 鋼渣膠凝材料強度受鋼渣摻量影響

為了對最佳鋼渣摻量進行分析，鋼渣摻量在20%至50%，復合激發(fā)劑摻量在3%，石膏摻量為5%，固定熟料摻量在20%的范圍內變化，并隨之變動礦渣摻量，當增加鋼渣摻量后，也降低了鋼渣膠凝材料的抗壓強度。其抗壓強度在鋼渣摻量小于40%時變得異常緩慢，表明熟料、礦渣與鋼渣之間相互作用明顯。摻入的鋼渣并沒有將鋼渣膠凝材料的強度大幅降低，因鋼渣具有較高的活性，但如果摻入鋼渣量大于40%，則會大幅降低鋼渣膠凝材料抗壓強度。當摻入熟料量適合的條件下，激發(fā)出鋼渣活性，大量的硅氧離子和離子團被鋼渣水化釋放出來，水化硅酸鈣的生產(chǎn)就是硅氧離子和離子團參與水化反應后的結果。剩余了大量，由于鋼渣堿度偏高所致，而鈣在礦渣中的含量極其有限，當鋼渣水化釋放出的被礦渣水吸收之后，生產(chǎn)大量水化產(chǎn)物，從而使鋼渣膠凝材料的強度得以保證。伴隨不斷增加的鋼渣摻入量，減少了礦渣摻量，與此同時，逐漸降低了鋼渣膠凝材料的抗壓強度。這時繼續(xù)增加鋼渣摻量，更多的被鋼渣水大量水化釋放出來，少量的礦渣則對其難以吸收，從而抑制鋼渣水化，很大程度上降低了鋼渣膠凝材料抗壓強度。

4 鋼渣膠凝材料強度受熟料摻量的影響

為對鋼渣膠凝材料強度受熟料摻量的影響進行分析，熟料摻量控制在15%至45%內，復合激發(fā)劑摻量則控制在3%，石膏摻量是5%，固定鋼渣摻量控制在30%內變化，隨之變動礦渣摻量。鋼渣膠凝材料強度受熟料摻量影響參見圖中(a)、(b)所示。

圖 鋼渣膠凝材料強度受熟料摻量影響曲線圖

在圖(a)中，不斷增加的熟料摻量顯著提高了早期鋼渣膠凝材料抗壓強度。但是，熟料摻量大于20時，從一定程度上降低了早期鋼渣膠凝材料抗壓強度，這是因為當熟料摻量較高時，礦渣難于迅速吸收水化初期溶液中的，對鋼渣的水化進行抑制，所以降低了鋼渣膠凝材料其抗壓強度；而熟料摻量較低時，水化液相堿度通過熟料礦物水化釋放出的，而逐漸上升，對解離鋼渣中玻璃體起到加速的作用，形成水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物，將早期鋼渣膠凝材料抗壓強度大幅提升。總而言之，在鋼渣水泥中，熟料主要的作用是晶核、并對液相堿度進行調整。不斷增加的熟料摻量顯著提高了后期鋼渣膠凝材料抗壓強度。熟料摻量大于20時，持續(xù)增加了后期鋼渣膠凝材料抗壓強度，表示此時熟料摻量正適合，充分激發(fā)出活性礦物，在圖(b)中，，20%左右的熟料摻量條件下，具有著較高的早期與后期鋼渣膠凝材料抗折強度。通過上述分析，得出適宜的熟料摻量時，熟料水化將鋼渣的活性充分激發(fā)出來，并給鋼渣水化提供了適合的堿度，鋼渣膠凝材料最佳性能才得以呈現(xiàn)。以20%至25%的熟料摻量為標準來考慮早期和后期水泥強度最為適宜。

5 結語

激發(fā)劑將早期鋼渣膠凝材料大幅提高，激發(fā)鋼渣活性。且鋼渣膠凝材料漿體水化產(chǎn)物種類不會受到激發(fā)劑的影響。提升早期強度、及鋼渣活性的有效激發(fā)。達到抑制環(huán)境污染目的。

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