基于路用性能的石灰-钢渣稳定土试验分析

基于路用性能设计正交试验,研究了影响石灰-钢渣稳定土抗压强度的4种因素.结果表明,对于石灰-钢渣稳定土初期抗压强度,石灰含量影响最大,钢渣影响较小;但对于其后期抗压强度,钢渣掺量的影响明显增强,且钢渣粒径大小对后期强度增长速率的影响较大.试验结果对比发现,石灰-钢渣稳定土具有较高的无侧限抗压强度和加州承载比,满足《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)和《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)的要求,表明可以使用钢渣代替部分石灰或水泥应用于高速公路路床填料.     

高耐磨钢渣水泥砂浆的研究

通过对钢渣种类、粒径及掺量对水泥砂浆耐磨性影响的研究,以及对掺加钢渣的水泥砂浆的后期稳定性和抗硫酸盐侵蚀性能的研究,探讨了利用钢渣制备高耐磨路面的可行性及工艺参数。该项研究对于提高路面的耐磨性和抗滑能力,增加道路混凝土的绿色含量具有重要的意义。     

低强度钢渣混凝土抗压及抗渗性能试验研究

为了研究低强度钢渣混凝土的抗压及抗渗性能,本文通过试验,研究了不同磨细钢渣掺量对混凝土抗压强度和抗渗性能的影响。试验结果表明:钢渣代替细骨料配制胶砂试件和低强度混凝土试块,通过胶砂试件强度和流动度的测定得出,不同钢渣掺量对胶砂试件强度和流动度的影响是非常敏感的,其强度随着掺量的增加整体呈降低的趋势;流动度亦呈现类似的变化特征,但钢渣掺量的比例易控制在20%～30%之间。本次试验所用钢渣宜制备低强度混凝土,各龄期的抗压强度随着钢渣掺量的增大而减小,同时,其抗渗性能也随着钢渣掺量的增加而降低,主要原因是其内部结构增加了更多的孔隙水通道,导致其抗压强度也随之降低。本实验研究结果可为研究低强度钢渣混凝土力学性能和抗渗性能提供一定的参考。     

花岗岩残积土路用性能石灰改良试验研究

为了改善云母含量较高、含水率较大的粗细粒含量近似等分花岗岩残积土路用性能,进行石灰改良处置,通过室内试验和现场检测,研究该石灰改良土路用性能变化规律和应用效果.试验结果表明:随着掺灰量增加,塑限上升、液限下降,但塑限变化大于液限;掺灰量与击实指标关系曲线存在平缓段,此时掺灰量适中(3%-5%);CBR(全称California bearing ratio,是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法)与掺灰量之间存在三次多项式关系,拟合方程参数受含水率控制,为石灰稳定土CBR强度值预估提供参考.同时探究泡水前后石灰改良土CBR强度值变化情况.对比现场试验段检测结果表明粗粒含量相近花岗岩残积土改良掺灰量为5%-6%为宜.     

钢渣粉对玄武岩纤维混凝土7d和28d压拉性能影响的试验分析

为提高玄武岩纤维混凝土的压拉性能,将钢渣粉掺入玄武岩纤维混凝土中,进行了不同掺量下钢渣粉对玄武岩纤维混凝土7 d和28 d压拉强度影响试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明:相比于基准混凝土,玄武岩纤维钢渣粉混凝土在钢渣粉掺量分别为12%、15%、18%时,其28 d抗压强度分别提高2.1%、2,6%、-1%;28 d劈裂抗拉强度分别提高4.1%、9.2%、-1%。钢渣粉掺量15%时为合适掺量,28 d抗压、劈裂抗拉强度均达到最大。钢渣粉的掺入使混凝土7 d压拉强度低于基准混凝土且随着钢渣粉掺量增加而降低,不能用7 d压拉强度推测28 d压拉强度。     

钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响

钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49%提高到5.48%,非蒸发水含量从4.8%提高到10.71%)。含30wt%钢渣粉的复合水泥3 d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7 d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大。钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系。     

石灰-粉煤灰-水泥稳定碎石的力学性能试验

石灰-粉煤灰-普通硅酸盐水泥稳定碎石是一种常用的路面基层材料,但其早期强度较低,用作路面的维修养护材料时不能快速开放交通.为提高稳定碎石的早期强度,将其中的普通硅酸盐水泥用等质量的硫铝酸盐水泥替换,通过无侧限抗压强度试验(UCT)和劈裂拉伸强度试验(STS)对比了两种不同水泥综合稳定碎石的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂拉伸强度(STS),并对无机结合料掺量、水泥掺量及级配对稳定碎石强度的影响开展了试验研究.结果表明,稳定碎石的UCS和STS随水泥含量的增加、养护龄期的增长而增大;养护龄期1 d的石灰-粉煤灰-硫铝酸盐水泥稳定碎石的UCS可达2.28 MPa,达到了路面基层开放交通的规定,且后期强度没有出现降低.论文为路面基层的快速维修养护提供了一种新材料.     

不同改良剂改良粉土的试验研究

结合泰州市东风路南段快速路改造工程,对泰州地区粉土进行室内改良试验,研究石灰-水泥和石灰-水玻璃作为改良剂对该地区粉土的改良效果。研究发现:石灰-水泥改良土最大干密度略高于素土的最大干密度,最优含水率与素土基本相同,改良土的无侧限抗压强度随着压实度增大而增加,随着龄期的增长改良土的强度明显提高;石灰-水玻璃改良土的最大干密度和最优含水率随着改良剂掺量的变化基本不变,最大干密度小于素土的最大干密度,改良土的强度随着压实度的提高而增大,但增加幅度不明显,石灰-水玻璃改良土中石灰、水玻璃组分掺量对改良土强度影响很大。     

玻纤、矿纤对钢渣/矿渣复合胶凝材料强度和膨胀性的影响

研究了玻纤、矿纤分别掺入钢渣/矿渣复合胶凝材料时对胶砂强度的影响,通过沸煮和压蒸试验研究两种纤维对胶凝材料体积膨胀的影响,通过SEM观察纤维与基体的界面粘结情况。强度实验结果表明,玻纤掺量(质量分数)不高于0.3%时,胶砂试件各龄期强度随着掺量的增加而提高,掺量高于0.3%,胶砂试件强度损失大;矿纤掺量对试件早期强度影响不大,后期抗压强度随掺量的增加持续下降,后期抗折强度先下降后上升。沸煮和压蒸试验结果表明,玻纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降26.60%,矿纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降29.36%。SEM结果显示,水化早期纤维表面附着少量C—S—H凝胶,纤维与基体相互分离,水化后期,纤维表面生长Ca(OH)2晶体,纤维与基体粘结紧密。     

聚丙烯纤维与TG固化剂对水泥石灰土强度及稳定性的影响

为提高水泥石灰综合稳定土的基层性能,选用聚丙烯纤维、TG土壤固化剂改良水泥石灰土。根据水泥和石灰含量、聚丙烯纤维掺量、TG固化剂剂量对水泥石灰土无侧限抗压强度的影响规律,从而确定水泥和石灰含量均为4%,聚丙烯纤维和TG固化剂掺量分别取0.2%、0.02%。在此基础上,研究了纤维与固化剂对水泥石灰土劈裂强度、收缩性、水稳定性及冻稳定性的影响。试验结果表明:经聚丙烯纤维与TG固化剂复合固化的水泥石灰土强度及稳定性提高效果最显著,优于高石灰掺量的水泥石灰土。     

转炉利用石灰石造渣炼钢的试验研究

基于对石灰石分解机理的分析,研究了炼钢过程中利用石灰石代替石灰进行造渣时炉内富余热量的变化,发现当采用全部石灰进行冶炼时,铁水加入比(质量分数)可达到86.1%左右,随着石灰石加入量的增加,废钢比降低,吨钢富余热量减少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石进行造渣,铁水比最高可达到97.0%.在此基础上,利用60 t转炉研究了炼钢过程采用石灰石完全代替石灰进行造渣炼钢的冶金效果.实验发现：与采用石灰造渣炼钢相比,当采用石灰石进行造渣炼钢时,吹炼至4 min时的炉渣TFe质量分数为21.87%,碱度为1.22;随着吹炼时间增加,炉渣TFe含量降低,碱度上升至3.0以上.炼钢过程脱磷更加稳定且脱磷率提高了2.6%;平均终渣碱度为3.52,能满足冶炼的脱磷要求;渣量大幅度降低,从而降低了钢铁料消耗;吹炼时间略有延长,终点熔池温度基本保持不变.研究结果为调整炉料结构、降低生产成本提供了新的方法和思路.     

钢渣免烧砖碳化影响因素研究

针对钢渣制品在使用过程中存在安定性不良的问题,本文通过钢渣免烧砖碳化试验,从钢渣粒度、碳化时间、CO2气体压力、物料水分和成型压力5个方面探讨了钢渣免烧砖中钢渣碳化的影响因素。在试验范围内,这5个因素对碳化增重量和试块强度均产生明显影响,但影响趋势不尽相同。X射线衍射、扫描电镜和能谱成分分析表明,钢渣碳化后形成了大量细棒状的Ca CO3晶体。碳化后试块压蒸安定性合格,抗压强度≥15 MPa。对钢渣进行碳化制作免烧砖,能充分利用钢渣,吸收温室气体CO2,节约能源和养护时间,是钢渣利用的有效途径。     

基于多功能转炉炼钢法的连续循环冶炼过程

为了研究脱碳渣在脱磷期的重新利用,基于多功能转炉炼钢法进行连续循环冶炼实验.实验发现：脱磷阶段渣中较低的FeO含量、吹炼5 min左右,[ C]≥2.8%的条件下,可实现转炉熔池内铁液[ P]≤0.025%的脱磷效果,并对低( FeO)含量炉渣的脱磷可行性进行热力学计算;随着循环的进行,石灰加入量逐渐降低,由65 kg·t-1降低至31 kg·t-1,转炉冶炼终点钢水[ P]量由0.018%降低至0.005%,2~4炉后达到平衡状态;在循环过程中,脱磷阶段结束倒出炉渣60~80 kg·t-1,整个循环结束一次性倒出剩余全部炉渣120~130 kg·t-1,平均渣量为83 kg·t-1左右,较普通工艺的120 kg·t-1渣量有大幅度减少.     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.     

钢渣粒度分布对钢渣水泥水化特性影响的灰度分析

利用机械激发的原理,从强度与Ca(OH)₂含量两个方面,研究不同球磨时间下钢渣粉的粒度特性以及比表面积对钢渣水泥胶砂水化性能的影响,同时采用灰色关联分析方法探讨钢渣颗粒粒径与钢渣水泥胶砂强度和水化程度的影响规律.结果表明:球磨时间增加,钢渣比表面积增大,活性随之增强;通过DTG热分析发现钢渣的比表面积的变化会影响水化产物Ca(OH)₂结晶和晶体生长速率;钢渣粉中10~20μm粒级对钢渣水泥强度促进作用最大,5~10 μm粒级对钢渣水泥28 d Ca(OH)₂含量促进作用最大,因此增加5~20 μm范围的钢渣颗粒含量,有利于提高钢渣活性.     

钢渣粉固化淤泥质水泥土强度特性试验研究

采用电子探针、X射线衍射、扫描电镜等研究方法,分析了钢渣粉的化学成分、矿物组成及微观结构,结果表明钢渣粉具有胶凝潜力。把钢渣粉作为淤泥质水泥土的外掺剂,制备钢渣粉淤泥质水泥土试块,通过无侧限抗压强度试验研究钢渣粉掺入比对淤泥质水泥土无侧限抗压强度的影响。试验发现在水泥掺量和龄期相同的条件下,随着钢渣粉掺量的增加,水泥土试块的无侧限抗压强度先增后降,当控制好钢渣粉掺量时,可以有效提高淤泥质水泥土的强度。最后,在结合试验数据的基础上,从理论上分析了水泥和钢渣粉加固淤泥质土的作用机理,为钢渣粉在水泥土中的应用提供了理论依据。     

钢渣掺入料对矿渣水泥性能的影响

按照不同钢渣掺比制作了混凝土样块, 测定了不同钢渣掺比和不同养护条件下混凝土样块的抗压强度以及浸出pH 值, 研究了不同钢渣掺比下混凝土样块的抗压强度与水化反应的关系和机理. 实验结果表明: 20% 钢渣掺比为最佳掺比, 而超过30% 掺比之后的混凝土抗压强度逐渐下降; 混凝土样块在去离子水中的浸出pH 值随钢渣的掺比和混凝土样块碳化时间的不同而变化, 主要原因是钢渣含有一定量的低铁铝相.     

复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备

为了实现铜炉渣的废物利用,以碱激发方式为主研究铜炉渣制备矿用胶凝材料的可能性.选取生石灰、NaOH和早强剂组成的混合物作为复合激发剂,开展铜炉渣活性激发和充填材料制备试验,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对铜炉渣水化产物进行分析.试验结果表明,各激发剂对铜炉渣活性的影响顺序依次为生石灰>早强剂>NaOH,在复合激发剂的作用下炉渣净浆试样的7和28 d强度分别可以达到1.5和3.0 MPa以上.铜炉渣尾砂充填料28 d强度为1.0 MPa,流动性良好,满足充填材料要求.铜炉渣早期水化产物主要有片状的Ca(OH)2和C-S-H凝胶,随着养护时间的增加,C-S-H凝胶Ca/Si比不断减小,水化产物结构更加致密.养护时间至28 d时,铜炉渣中活性成分基本反应完全.