多元固废基胶凝材料的组成优化及强度形成机理

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作   者：

王强;  张兴军;  杜晓伟;  姬海东;  张斌林; 

作者机构：

兰州交通大学土木工程学院;  甘肃省交通投资管理有限公司;  甘肃省公路交通建设集团有限公司; 

关键词：

力学性能;  钢渣;  固废胶凝材料;  组成设计;  强度形成机理; 

期刊名称：

科学技术与工程

i s s n：

1671-1815

年卷期：

2024 年 24 卷 023 期

页   码：

10063-10071

摘   要：

采用钢渣粉、S95矿粉、粉煤灰和脱硫石膏为原材料，通过单纯形重心方法优化设计制备多元固废胶凝材料，以胶砂抗压、抗折强度试验分析了组成成分对固废胶砂力学性能的影响，采用X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR）和热重（thermogravimetric, TG）方法探究了多元固废基胶凝材料强度形成机理。结果表明：多元固废基胶凝材料（SFMD）的最佳掺配比为钢渣粉∶S95矿粉∶粉煤灰∶脱硫石膏=31∶38∶27∶4。多元固废基胶砂试件的力学性能随钢渣粉掺量的增加呈先升高后降低的趋势，S95矿粉对胶砂试件早期强度贡献较大，过量的粉煤灰掺入则不利于胶砂强度的形成。SFMD的红外吸收峰在969 cm-1处出现了C-S-H中Si—O的伸缩振动峰，且SFMD中C-S-H的失重最多，该体系的各组分之间的协同效应较好。此外，脱硫石膏可以促使钢渣粉-S95矿粉-粉煤灰体系的协同水化反应更加彻底，生成提供强度的钙矾石。