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1、论文毕业 论文文献摘要(定稿) 大掺量锰铁合金渣混凝土的试验研究研究的目的大量利用工业废渣是绿色混凝土的主要特点2。 锰铁合金渣（锰渣）作为生产锰铁合金的副产物，被当作工业废弃物堆积、填埋，所以将其作为混凝土掺合料有效的资源化利用具有重要意义。 但利用锰渣做混凝土掺合料的性能试验和详细研究分析相对较少，在一定程度上限制了锰渣的利用，因此，合理选择锰渣用量及制备混凝土工艺等方面需要进行深入研究。 找出满足混凝土工作性能和力学性能的最优配合比，确定适宜配合比，进行机理分析，揭示相应规律以指导实际生产。 实验 （1）原料水泥，砂，水，石子，高效减水剂，锰渣微粉。 (2)锰渣的XRD分析 （3）配合比
2、设计采用正交实验方案试验结果与讨论 （1）和易性分析，用水量和锰渣比表面积是影响坍落度的主要因素，其中用水量的影响最大，其次是锰渣的比表面积，再次是锰渣的掺量，而砂率和减水剂的掺量对坍落度的影响相对较小。 ，最佳组合为，用水量为184kg/m3，砂率38%，锰渣掺量40%，锰渣比表面积500m2/kg，减水剂掺量1.8%。 （2）各龄期强度分析1由于锰渣的掺入，混凝土早期强度略低，但28d及以后的强度增长显著。 锰渣适宜掺量为40%。 2锰渣比表面积在450m2/kg最佳。 3用水量变化对锰渣混凝土的早期强度影响不大，中后期强度随着用水量的增加先增大后减小，用水量176kg/m3时3d强度不是
3、最高，但 7、28d强度最高.4考虑各龄期的强度，砂率、减水剂掺量应为38%、1.8%结论高性能再生混凝土与普通再生混凝土相比，具有更高的强度和耐久性，比普通高性能混凝土和普通再生混凝土可以更多地利用工业废渣和废弃混凝土，节约更多的资源与能源，并且对环境的破坏减到最小，其绿色度更高。 高性能再生混凝土的开发应用从根本上解决了天然骨料的日益匮乏以及大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化等问题，保证混凝土工业和人类社会的可持续发展。 （1）高性能再生混凝土与高性能混凝土同样具有优良的力学性能和高的耐久性。 （2）最佳骨料取代率只是个理论上的数据，实际工程中可参考本文所提供的技术算得近似最佳骨料取代率
4、。 （3）高性能再生混凝土将是普通再生混凝土发展成熟后必然要进入的新的研究领域，所以在不久的将来必将为人们所重视，并得到大力发展。 利用铁合金渣制备胶凝材料及其微观分析研究目的硅酸盐水泥是世界上普遍使用的建筑材料,优异的性能使其已使用了100多年。 但随着人类社会文明的高度发展,其主要缺点日益显现:生产过程中需要消耗大量的燃料、能源,排放大量的CO2等温室效应气体,同时,水泥生产原料的采取破坏了自然景观,消耗了大量资源。 利用铁合金渣制备胶凝材料用以取代一部分的硅酸盐水泥作为建筑材料,从而减少普通硅酸盐水泥的产量,因此还具有一定的资源和社会意义。 并且能制备成强度达到了标号为42.5R的普通硅
5、酸盐水泥强度要求的胶凝材料。 原材料及其制备原材料为冶炼铁合金时产生的工业废渣经水淬冷却后疏松颗粒状,湿渣的密度为2.78g/cm3,含水率为40%50%,干渣松散容重为0.48左右,密度为2.8g/cm3,主要化学成分为C aO、S iO2和A l2O3。 将该原料在烘箱中105?时烘3h,取出待其降至常温后在WL?1型微粒球磨机中磨矿70m in,采用勃氏比表面积仪测定,其比表面积达到4000mm2/g以上。 此过程即为铁合金渣的物理激发过程,通过粉碎磨细,使铁合金渣的玻璃体结构遭到破坏,将活性的CaO,A l2O3成分从玻璃体中暴露出来,同时增大比表面,加速其反应速度,一定程度上将铁合金
6、渣的潜在活性激发出来。 激发剂的选择及优化本试验首先选取的激发剂为生石灰。 本实验采用分析纯,纯度为98%。 与传统的碱激发剂相比,具有成本低廉,运输方便,无腐蚀性当C aO的添加量达到10%时,将此材料加水拌合后,35m in即达到终凝,且伴随剧烈的放热现象。 由于凝结速度过快无法装填模具,制作试块。 这也是由于原料中A l2O3含量很高,在添加CaO后,极易迅速水化生成C3A,由于这种物质后期强度比较低,因此导致试块的后期强度增长缓慢。 由上表也可以看出此试块强度的后期增长率偏低。 为了进一步提高该胶凝材料的强度,减少C3A的生成。 考虑加入另一种激发剂石膏2。 石膏是水泥行业常用的缓凝剂
7、,本试验所采用的石膏为工业纯,纯度为90%。 C aO、石膏的协同效应,极大程度的提高了铁合金渣的强度,其中有7组28d净浆强度均达到了60MPa以上。 两种激发剂的协同作用,其激发效果要远远好于其中一种激发剂等优点。 强度等级评定配方为原料:石膏:生石灰=82:8:10及配方为原料:石膏:生石灰=80:10:10两种胶凝材料其强度基本达到了标号为42.5R的普通硅酸盐水泥强度要求。 微观分析通过X衍射分析和SEM电子显微镜分析龄期为1d的试块也具有了一定的强度。 当龄期为3d时,水化生成了大量的胶凝物质,包裹在铁合金渣颗粒的表面,但晶体很不成熟,还不能看到各种晶体物质明显的体貌特征。 随着龄
8、期的增长,水化程度进一步增强,当龄期达到7d时,已经可以模糊地看到一些针状和片状的晶体。 当龄期达到28d时,水化基本完全,从照片上可以明显地看到放射的针棒状的晶体以及片状晶体和其他的胶凝体,结合XRD分析结果,可以判定,这些针棒状晶体为钙矾石,片状的及其他胶凝体为C?S?H。 正是这些针棒状的钙矾石和C?S?H胶凝体的生成,使试块具有了很高的强度。 通过钙矾石生成分析当龄期为1d时,虽然在XRD上就可以找到钙矾石，但直到龄期为7d时,依然无法清晰的看到体貌为针棒状的晶体物质。 此外,由于钙矾石的生成速度受到了抑制,从而可以使钙矾石晶体以C?S?H胶凝体为根基,发射状的均匀分布在C?S?H胶凝
9、体的表面,形成密实的空间网络结构,大大提升了试块的强度,同时也避免了由于钙矾石生长速度过快导致试块膨胀开裂的现象。 (1)铁合金渣具有潜在的水硬性及火山灰性,其活性比较容易被碱性激发剂激发,水化后生成具有很高强度的物质。 (2)由于本原料含有大量的A l2O3,在添加激发剂C aO、石膏并且加水拌合后,在反应液中存在Ca2+、SO2- 4、A lO- 2、OH-,因此,其水化产物不仅有C?S?H,还会生成大量的钙矾石。 (3)由于反应溶液中自始至终稳定存在着OH-,抑制了溶液中A lO-2的浓度,从而减慢了钙矾石的生成速度,再提升试块强度的同时,避免了由于钙矾石生长速度过快导致试块膨胀开裂的现
10、象。 通过实验证明,试块安定性良好。 (4)本实验所制备的胶凝材料,其强度达到标号为42.5R级的普通硅酸盐水泥强度要求。 锰铁合金渣胶凝材料水化机理的NMR谱研究研究目的锰铁合金渣胶凝材料是一种很有希望在某些场合作为水泥来使用的胶凝材料。 结论Si NMR谱分析结果表明，从锰铁合金渣原料到水化3d的胶凝材料硬化体，再到28d的胶凝材料硬化体，其Si的主要存在形态具有Q3(3Al)Q3(2Al)Q3(1Al)的演化规律。 而27Al的NMR谱揭示了Al的主要形态具有AlO4AlO6AlO6+AlO4的演化规律。 因此Si和Al核磁共振谱都表明了在锰铁合金渣胶凝材料水化硬化过程中Al3+的溶出、
11、迁移和再结合是一个重要环节。 锰铁合金渣用于绿色生态水泥的研究研究目的锰渣是锰铁合金在生产过程中排放高温炉渣经水淬而形成的一种高炉矿渣，?xx年全国锰渣排放量约1200万t由于现有锰渣利用技术不够完善,铁合金冶炼过程中所产生的锰渣大部分都是采用堆填处理。 随着经济的发展,锰渣排放造成的社会、经济和环境问题开始凸现出来一方面堆填占用大量的土地,增加企业成本,野外堆填则导致成片的“渣山”出现另一方面,堆填锰渣中的mn cr、元素在雨水作用下易流失,污染水质.将矿渣微粉和碱性激发剂混合作为锰铁合金渣的激发物质,研究其在不同配比下对锰铁合金渣活性的激发效果,试图将矿渣微粉混合锰铁合金渣得到更好的激发锰
12、铁合金渣活性的效果。 水泥水化及其机理分析:绿色生态水泥在水化早期,主要以熟料的水化为主,生成钙钒石和颗粒状的C-S-H凝胶,同时水化产物和未水化颗粒相互穿插存在,产生一定强度。 但初期由于掺人的废渣活性还没有发挥出来,所以强度较低,水化3天后,掺人的矿渣微粉开始发生水化作用,生成了较多的钙钒石、C-S-H凝胶,产生的沸石类矿物以及水化硅酸钙填充在废渣微粉颗粒之间,填充了空隙,减低了空隙率,使得水泥强度很快提高.水化7天后这些凝胶型沸石类矿物的存在将其他的各种水化产物1包括沸石类产物5粘结成了致密的整体。 水化28天后,水化产物继续长大,结构越来越致密,体系中的空间被水化产物均匀充填,已看不到
13、大的孔隙和裂缝,结构比较致密。 结论在一定的掺加范围内,锰铁合金渣、矿渣复合绿色生态水泥的水化时矿渣比锰铁合金渣先产生强度,但在后期锰铁合金渣活性发挥出来后,水泥的强度及结构相差不大。 实验证明锰铁合金渣的掺加量可以达到40%。 锰铁合金渣在混凝土中的应用把锰铁合金渣和锰铁高炉烟道收尘器中收集的粉尘，也就是烟气灰一起利用配合比基准试件配合比为,水泥.中国ISO标准砂=450:1350.W/C=0.5.锰渣、烟道灰取不同掺量分别与硅酸盐水泥混合,制作水泥砂浆试件.试验结果与讨论:纯硅酸盐水泥试件相比,锰渣掺量较低(15%)时,对早期强度略有影响,后期抗压和抗折强度则分别提高2.5%和5%；当锰渣
14、掺量在30%时,对试件的早期抗压强度和抗折强度均影响不大,力学性能略降低(锰渣掺量在030%范围内,抗压和抗折强度曲线基本持平);但当锰渣掺量高达50%时,对试件的力学性能有很大影响,早期抗压强度下降37%,抗折强度下降39%,而后期抗压强度下降25%,抗折强度下降14%。 由此可以认为,锰渣的合理掺量在030%范围内。 前期试验表明,如果采用化学激发的方法,可以提高锰渣在水泥或混凝土中的掺量。 与锰渣情况不同,当烟气灰掺量为15%时,能提高试件的早期力学性能,3d抗压强度与抗折强度分别提高18%和3%,28d抗压强度基本不受影响,抗折强度增加10%,因此在水泥中掺入15%的烟气灰时,对水泥力
15、学性能有利。 烟气灰掺量在30%时,对试件的早期强度影响不大,但28d强度表明,抗压强度和抗折强度分别下降20%及8%。 烟气灰掺量达50%时,强度曲线表明,无论是早期力学性能还是后期力学性能均大幅降低。 因此认为烟气灰的合理掺量应在015%范围结论1在水泥中掺入030%的锰渣,对试件的早期和后期力学性能影响不大。 但当锰渣掺量达50%时,试件的力学性能下降。 锰渣合理掺量在30%左右。 2在水泥中掺人15%的烟气灰,可提高试件的力学性能。 30%的烟气灰,对试件的早期力学性能影响不大,但会影响试件的后期力学性能。 烟气灰的合理掺量应在15%以内。 3为了能使锰铁高炉废渣在混凝土中掺量提离,可采取化学激发方式,也可采用双渣混掺在水泥中,使强度互补。 锰铁合金渣在水泥中应用的研究进展。 内容仅供参考
