为节约水泥资源，响应“双碳”目标，本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土，对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明，改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能，坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势，赤泥掺量为10%(质量分数)时，坍落度达到最大值，为203.0 mm，凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短，初凝时间为250~285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成，赤泥掺量为20%(质量分数)时，28 d龄期的抗压强度达到最大值，为4.67 MPa，赤泥和钢渣粉存在协同作用，复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加，流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大，容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻Re和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势，当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值，电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致，电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。

为促进钢铁企业废渣的无害化处理与资源化利用, 将钢渣制成微粉替代石英粉制备生态型超高性能混凝土(UHPC)是其再利用的有效途径之一。针对配制钢渣微粉UHPC的原材料因素影响问题, 采用正交试验法对不同配合比下钢渣微粉UHPC的抗压、抗折、劈裂抗拉等强度指标及弹性模量进行测试, 以分析硅灰、钢渣微粉、河砂和钢纤维四种原材料掺量对其各项性能指标的影响效果。结果表明: 钢纤维体积掺量对钢渣微粉UHPC的各项力学性能影响最为显著, 河砂、钢渣微粉掺量影响程度较大, 硅灰掺量影响程度较小; 立方体抗压强度、抗折强度、静力受压弹性模量指标下的显著性影响顺序为钢纤维>河砂>钢渣微粉>硅灰, 轴心抗压强度、劈裂抗拉强度指标下的显著性影响顺序为钢纤维>钢渣微粉>河砂>硅灰; 经正交试验得出最佳配合比方案, 按该方案制备的钢渣微粉UHPC具有良好的工作性能与力学性能。

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率, 同时结合水化产物分析及热力学模拟, 研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明, 随着钢渣粉质量掺量的增大, 初凝时间呈先延长后缩短的趋势, 且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内, 掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体, 但在龄期达到60 d和90 d时, 掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大, 在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内, 钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应, 使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知: 在钢渣粉掺量为40%的试样中, C2S在10 h后开始进行水化反应, C2ASH8则在168 h后开始生成; 当钢渣掺量大于15%时, 随着钢渣粉掺量的增大, 钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少, C2ASH8的生成量逐渐增多。

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明, 锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性, 钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果, 而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势, 当水胶比为0.4时, 掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa, 相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)2。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移, H—O—H键发生了蓝移。

以钢渣微粉作为研究对象, 采用磷酸溶液改性钢渣微粉制备弱酸改性钢渣微粉, 利用X射线衍射仪、 比表面积及孔径测定仪和环境扫描电镜对弱酸改性钢渣微粉进行表征, 研究弱酸改性钢渣微粉的组成成分、 孔结构、 微观结构和元素组成。 结果表明, 适量磷酸溶液可以有效去除钢渣微粉中f-CaO, 提高弱酸改性钢渣微粉的孔结构。 过量磷酸溶液与钢渣微粉中Ca(OH)2发生反应, 导致弱酸改性钢渣微粉结构坍塌, 整体呈现蓬松状。 80 g钢渣微粉, 1.6~3.2 mL磷酸溶液时, 弱酸改性钢渣微粉具有较低的f-CaO含量与良好的孔结构。 为进一步拓展钢渣的利用途径提供一定的技术支持和理论基础。

以转炉钢渣作为固化稳定化药剂, 采用toxicity characteristic leaching procedure（TCLP）方法与傅里叶红外光谱跟踪检测钢渣微粉对重金属土壤修复效果, 以及混合物（钢渣微粉与重金属污染土壤）的微观结构。 建立基于高斯过程回归的钢渣微粉对重金属污染土壤修复效果软测量模型。 结果表明, 钢渣微粉对重金属污染土壤具有较好的修复效果, 180 d内修复效果均保持在90%以上; 修复过程分为前期、 中期与后期, 其中前期（1~3 d）环境碱性较高, 修复方式以离子交换为主, 中期（7~42 d）离子交换作用减弱和凝胶固化作用增强, 后期（56~180 d）形成大量C—S—H凝胶, 凝胶固化作用进一步增强; 基于高斯过程回归的钢渣微粉对重金属污染土壤修复效果软测量模型的真实值与预测值数据吻合较好, 绝对误差为-1.35~-0.48, 相对误差为-1.448%~-0.497%。