摘要
钢渣含有胶凝活性物质硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)等，在水泥和混凝土生产中有很大的应用潜力。而钢渣中存在f-CaO和f-MgO，会造成钢渣体积安定性不良，同时钢渣中水化活性较小的RO相含量较高，且对钢渣水化活性与安定性的影响目前仍为确定，低水化活性和安定性不良限制了钢渣在胶凝材料中的应用。本研究通过合成不同比例的RO相，模拟钢渣中的RO相组成，探究了RO相的水化活性和对钢渣体积安定性的影响，并通过对钢渣和RO相的碳化实验，研究了碳化对钢渣与RO相的影响与机理，最后利用碳化钢渣制备胶凝材料，显著改善胶凝材料的安定性和力学性能，并对其机理进行了研究。 钢渣矿物相主要为C3S、C2S、铁铝酸钙(Ca2(Al，Fe)2O5)、RO相、铁酸钙(C2F)和铁锰钙相，BSE表明不同钢渣中RO相的微观形貌不同。MnO含量的增加(或FeO含量的减少)使RO相的表面形貌更加不规则。RO相中MgO的水化率约为20.10％，是钢渣体积安定性的隐患。 对钢渣和RO相的碳化进行了研究。结果表明:随着碳化时间的增加，钢渣和RO相中CO2的封存量增加;在蒸压条件下，RO相中MgO的水化率仅为20.10％，通过碳化，RO相中58.83％的MgO转化为MgCO3，并表现出碳化对RO相的活化作用。碳化反应提高了钢渣的力学性能和体积安定性，证明了碳化反应对钢渣在水泥胶凝材料中的应用具有积极的影响。 用碳化钢渣代替部分水泥制备胶凝材料，并对胶凝材料的力学性能和体积安定性进行了研究。从水化性能方面探讨了碳化钢渣对胶凝材料性能影响的原因。结果表明:碳化反应可以降低钢渣中f-CaO的含量。碳化产物以方解石为主，微观结构呈现不均匀颗粒和碳化层形态。膨胀相的消耗有效地提高了含碳化钢渣胶凝材料的体积稳定性。钢渣中的硅酸盐相虽然会碳化，但碳化产生的CaCO3填补了胶凝材料的微裂纹或孔隙，或成为水化产物的核心，显著提高了胶凝材料的28天强度。
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