脱硫石膏基钢渣胶凝材料的研制
脱硫石膏是一种性能优良的胶凝材料，它的某些性能远远优于天然石膏，是天然石膏的最佳替代品；钢渣因含有一定量的胶凝性矿物，使其具有胶凝性。脱硫石膏基钢渣胶凝材料以脱硫石膏为基体、钢渣为填充体，该材料充分利用了两种“二次资源”。但是由于钢渣的形成条件复杂、胶凝性矿物含量少，较难水化；脱硫石膏也具有含水量较大、标稠用水量大、颗粒级配差等性能上的缺陷，使得这两种胶凝材料不能得到良好的应用。因此，为了更好的利用这两种胶凝材料，主要从添加激发剂、缓凝剂、减水剂等方面来改善脱硫石膏基钢渣胶凝材料的性能。
本文首先探讨了钢渣掺量对胶凝材料力学性能、凝结时间与晶体形貌等性能的影响，确定了脱硫石膏基钢渣胶凝材料中钢渣的用量。通过试验研究发现，钢渣掺量为胶凝材料总质量的15％时，胶凝材料的力学性能、凝结时间以及硬化体晶体形貌都表现出较为优异的性能。
本文通过单掺不同激发剂、复掺激发剂两种方式来激发钢渣的潜在活性，从而改善脱硫石膏基钢渣胶凝材料的各项性能。研究发现，各种激发剂均能不同程度的激发钢渣的潜在活性，提高胶凝材料的力学性能，增加胶凝材料硬化体内水化产物的含量，但会缩短胶凝材料的凝结时间。通过SEM照片与XRD图谱分析可以得到，胶凝材料的硬化体内主要以二水硫酸钙晶体、C-S-H凝胶、AFt、AFm等为主。经正交试验分析得出，8号激发剂（水泥熟料掺量为2％、三乙醇胺掺量为0.8％、硫酸铝掺量为3％、水玻璃掺量为0.2％）能有效改善胶凝材料表面的泛霜现象，提高胶凝材料的力学性能。养护方式也是影响胶凝材料性能的一个重要因素，研究表明最佳养护方式为自然养护(温度：20±2℃湿度：40％-50％)。
试验研究了三聚磷酸钠、酒石酸、柠檬酸三种缓凝剂对胶凝材料凝结时间的作用规律。研究发现，三种缓凝剂均能起到缓凝效果，但是会对胶凝材料的力学性能产生负面影响。柠檬酸、酒石酸与胶凝材料液相中的钙离子结合形成络合物，覆盖在二水石膏晶胚表面，降低了晶核的表面活性，增加了成核势垒，使二水石膏晶体成核数目减少，延缓了胶凝材料的进一步水化；三聚磷酸钠与石膏形成某种沉淀膜，沉淀在半水石膏和二水石膏晶核表面，阻碍半水石膏的溶解，延缓了晶核的形成。
适量的减水剂可以提高胶凝材料的减水率，但掺量过多，减水效果不再显著，并会对胶凝材料的力学性能产生不利影响，FDN减水效果较聚羧酸减水剂减水效果差。减水剂的减水效果主要是通过静电斥力效应和空间位阻效应实现的，其中聚羧酸类减水剂主要是通过两种效应共同完成的，而FDN减水剂则是通过静电斥力效应完成的。保水剂的掺加一般都会降低胶凝材料的早期强度，增加硬化体内针状晶体的含量，延长胶凝材料的水化时间，但是羧甲基纤维素的保水效果比甲基纤维素的效果差。甲基纤维素对脱硫石膏基钢渣胶凝材料的影响，主要表现在三个方面，一是增稠、增粘作用，二是增强作用，三是保水作用；羧甲基纤维素对胶凝材料的影响主要表现在保水作用与缓凝作用。
脱硫石膏;激发剂;晶体形貌;胶凝材料;钢渣掺量
济南大学
硕士
材料学
王志
2010
中文
TQ177.375
73
2010-12-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）