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钢渣的组成与水泥熟料相似,可作为矿物掺合料应用于水泥混凝土中,但活性低,体积安定性不良导致其资源化利用一直未有大的突破。热焖工艺处理得到的热焖钢渣,f-CaO的含量低于普通钢渣,降低了钢渣体积安定性不良的风险,提高了钢渣在水泥混凝土应用中的安全系数。但热焖工艺对钢渣f-CaO含量的影响规律、热焖钢渣安全应用的技术边界条件等关键技术尚缺少系统研究。本文基于上述问题开展研究,以期为促进其应用提供技术基础。 本文以热焖钢渣为研究核心,采用不同养护制度提高热焖钢渣的早期活性,预处理热焖钢渣改善其体积稳定性,并在此基础上对热焖钢渣-水泥石的抗压强度及体积稳定性能进行了研究,研究揭示的基本规律如下: ①掺热焖钢渣的水泥石强度低于同条件下纯水泥石强度和普通钢渣-水泥石强度。热焖钢渣掺量小于40%时,水泥石强度降低但增长速率快,后期强度赶上甚至超过纯水泥石。掺量超过50%时,热焖钢渣-水泥石强度大幅下降。 掺量低于20%时,热焖钢渣-水泥石膨胀率较低。增大掺量后,膨胀率明显增大,且在水化中后期的膨胀增长率较大。综合考虑强度和自由膨胀率发展,热焖钢渣在水泥中的掺量宜不超过40%。 ②水化早期采取湿热养护加快了热焖钢渣的水化。热水养护的热焖钢渣-水泥石强度高于蒸汽养护。湿热养护时间在1d~5d范围内,随养护时间的增加,热水养护强度提高但强度增长率先增大后减小,蒸汽养护5d时强度出现倒缩。无论是热水养护还是蒸汽养护,养护温度从60℃升高至95℃时,强度降低。 高温养护造成热焖钢渣-水泥石早期出现较大的膨胀反应,其膨胀率远大于标养试件。蒸汽养护的水泥石膨胀率高于热水养护,养护温度从60℃升至95℃,水泥石膨胀率降低。湿热养护时间不超过3d时,早期膨胀未导致强度的倒缩和试件的开裂,属于安全膨胀范围内,不会造成水泥的体积安定性不良。 ③热焖钢渣经预处理后,活性有所降低,但其成型的水泥石早期膨胀率也明显降低。比较本文的几种预处理方式,60℃蒸养1d后的热焖钢渣活性损失最小。预处理温度的变化对水泥石强度和早期膨胀率的影响并不显著。 ④同普通钢渣相比,热焖工艺降低了钢渣中 f-CaO的含量,其对 f-CaO的消解率约为31%。经60℃、95℃蒸汽预处理的热焖钢渣,其f-CaO含量均在1%以下。预处理时间越长、温度越高,f-CaO的消解越彻底。 ⑤掺热焖钢渣的水泥石在水化180d时经快速养护后,其残留f-CaO会继续消解,但快速养护前后热焖钢渣-水泥石的绝对膨胀量均低于热焖钢渣-水泥石水化180d总膨胀量的1%,对水泥石结构的影响极小。