乙二醇-TG法测定钢渣中的游离氧化钙

以新余钢铁厂热泼钢渣为原料,对乙二醇-TG法测定钢渣中游离氧化钙含量的方法进行了探讨。分别用乙二醇对氧化钙、氧化镁和氢氧化钙进行滴定,用TG-DTA法对比表面积为500m2/kg不同水化龄期的钢渣和不同掺量氢氧化钙的钢渣进行分析。结果表明,乙二醇可以准确测定钢渣中的总钙(游离氧化钙和氢氧化钙)含量,TG-DTA法可以准确测定钢渣中的氢氧化钙含量,两者之差为游离氧化钙的含量,因此,乙二醇结合TG法可以测定钢渣中真实的游离氧化钙的含量,准确率在95%以上;将该方法用于测定新余钢铁厂热泼钢渣,得到游离氧化钙含量为3.17%。     

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl：CaCl2：CH2COONa=1：1：2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明：聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明：掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。     

不同钢渣掺量的沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能

钢渣作为炼钢产物之一,在我国利用率较低,本研究将钢渣掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中,可提高路用性能又能减轻对天然石料的开采力度。为了确定SMA-13沥青混合料的最佳钢渣掺量,采用等体积法将陈化钢渣替换石灰岩粗集料,制备了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,确定了各钢渣掺量的级配组成及最佳沥青用量,通过高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、体积膨胀性等路用性能验证,分析得出最佳钢渣掺量。结果表明：随着钢渣的掺入,混合料的高温稳定性和水稳定性均有增加,超过75%钢渣掺量时开始下降;沥青混合料的低温抗裂性和体积安定性随着钢渣掺入量的增加而下降,但都满足规范要求;钢渣的掺入可以提高混合料的动态模量;通过对以上性能分析,建议SMA-13沥青混合料的钢渣最佳掺量为75%,为将来钢渣在道路工程中更广泛的应用提供参考。     

钢渣在沥青路面基层中的应用

随着钢铁工业和公路建设的蓬勃发展,钢渣的利用率不断提高。文章通过研究钢渣的化学成分、力学性能和稳定性能,分析钢渣膨胀的原因以及减少膨胀的方法。根据沥青路面基层对石料的基本要求,探讨安徽马鞍山钢铁厂所废弃的旧钢渣用于修建沥青路面基层的技术可行性。研究表明,具有一定级配、一定活性(游离氧化钙含量)的钢渣混合料压实后可自行板结成整体,这种钢渣混合料的CBR值可达到标准值的250%～400%,浸水膨胀率也较小,尤其是配合比为碎石(16～19mm)∶粗钢渣(>10mm)∶细钢渣(<10mm)=1∶7∶2的混合料可以用于修建沥青路面基层。     

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.     

钢渣粉和玄武岩纤维对混凝土压拉性能影响的试验分析

为了研究钢渣粉掺量和玄武岩纤维掺量对混凝土压拉性能的影响,进行了不同钢渣粉掺量和不同玄武岩纤维掺量的压拉性能试验,并对试验结果进行了分析与机理探讨。试验结果表明:单掺玄武岩纤维的混凝土在掺量为3 kg/m3时,抗压、劈裂抗拉强度较好;单掺钢渣粉的混凝土,随着钢渣粉掺量的增加,抗压、劈裂抗拉强度先提高后降低,当钢渣粉掺量大于20%时,其强度降低比较明显;玄武岩纤维钢渣粉混凝土在玄武岩纤维掺量为3 kg/m3、钢渣粉掺量为10%~20%时效果较好,抗压、劈裂抗拉强度相对于基准混凝土能分别增加6.5%和11.9%。     

掺钢渣沥青混合料AC-13配合比优化设计

为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用,在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后,设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13,并对其进行了路用性能的试验研究.首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验.优选的最佳组合为:级配2、油石比5.0％、钢渣掺量25％.然后以最佳组合为基础,设计了不同钢渣掺量的沥青混合料并对其进行了路用性能试验.结果表明:与不掺钢渣沥青混合料相比,随着钢渣掺量的增大,掺钢渣沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升.当钢渣掺量为75％时,沥青混合料动稳定度提高了43％,残留稳定度提高了3.1％,残留强度比提高了3.7％.当钢渣掺量为50％时,沥青混合料疲劳寿命延长了10.1％.最后以综合路用性能最佳为优化目标,确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50％～75％,级配曲线为级配2.     

钢渣沥青混合料超薄磨耗层路用性能及其时变性

结合钢渣特性,采用浸渍法实测钢渣的有效相对密度.采用体积替代法,制备不同钢渣掺量的沥青混合料来替代粗集料.根据超薄磨耗层技术要求,对钢渣沥青混合料磨耗层的路用性能和表面功能进行了试验研究和对比分析.试验结果表明：随着钢渣掺量的增加,沥青混合料的动稳定度、破坏弯拉应变及劈裂强度比等路用性能指标均呈现先增大、后减小的变化趋势,且当钢渣掺量为50%时,混合料综合性能最优;钢渣沥青混合料路用性能具有时变性,随着试件放置时间的增加,其高温性能指标略有上升,低温抗裂性能指标和水稳定性指标均有所衰减;钢渣的掺入能够显著提升沥青混合料的抗滑和抗磨耗性能,虽然抗渗性能有所下降,但仍满足JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的技术要求.     

基于加速磨耗试验的钢渣-橡胶沥青混合料抗滑性能研究

为研究钢渣-橡胶沥青混合料的抗滑性能,通过钢渣替换不同比例粗集料的形式,设计控制试验变量,制备AC-13钢渣-橡胶沥青混合料(AC-13 Steel Slag-Rubber Asphalt Mixture,ASSAM),采用室内加速磨耗试验,研究了不同粗集料分维值的级配和不同钢渣掺量对ASSAM抗滑性能的影响;采用抗滑衰减率研究ASSAM的抗滑性能衰减程度;采用指数模型研究了ASSAM的抗滑衰变规律;基于抗滑性能研究结果推荐了ASSAM最佳钢渣掺量。结果表明：ASSAM短期抗滑性能和长期抗滑性能良好;减小级配粗集料分维值或增加钢渣掺量对其抗滑性能均有较好的提升作用,但减小级配粗集料分维值的作用更加显著;ASSAM的抗滑性能随钢渣掺量的增加而提高,结合其路用性能和体积安定性,推荐40%作为最佳的钢渣掺量。     

磷渣粉改善钢渣混凝土抗压强度及电通量

为了提高钢渣的利用率,改善掺入钢渣对混凝土电通量的不利影响,通过磷渣粉与钢渣粉复掺的方式,制备了强度等级为C40的钢渣粉-磷渣粉混凝土。采用扫描电镜和压汞法等手段,研究了钢渣粉、磷渣粉单掺及复掺时对混凝土水化产物和微观结构的影响。试验结果表明:当总掺量为60%(钢渣粉与磷渣粉掺量比为2∶1)时,28 d抗压强度达到59.4 MPa,是空白组的116%,56 d电通量为1 450 C,低于空白组电通量,比单掺40%钢渣粉组的电通量降低了1 749 C。该复掺方式比单掺钢渣粉或磷渣粉更能减少水泥的用量。磷渣粉的掺入使钢渣粉掺量从20%左右提升到了50%,不仅提高了钢渣粉的利用率,还改善了钢渣粉掺入对混凝土抗氯离子渗透性的不利影响。     

二灰钢渣碎石路面基层材的设计与使用性能

通过实验室试验,研究了路面基层用石灰粉煤灰稳定钢渣碎石集料混合料的使用性能.试验结果及分析显示:二灰稳定钢渣碎石混合料无侧限抗压强度随钢渣质量分数增加而显著增加,掺钢渣可以减少二灰结合料的用量.钢渣碎石合成集料遇水累计膨胀率可以通过改变钢渣的掺量控制,必须在材料设计时予以考虑.钢渣可以提高二灰稳定材料间接抗拉强度与抗压回弹模量,集料中掺50%钢渣可以分别提高材料的抗拉强度与抗压回弹模量最高24%与21%,减小设计路面结构层厚度.钢渣可以减小二灰稳定材料总干缩系数,集料中掺50%钢渣可以减小材料的干缩系数最多27%,减缓路面基层由于失水导致的开裂.钢渣的存在对二灰稳定材料抗冲刷特性影响不大,材料设计时可以不必考虑.     

利用铁尾矿高温改性钢渣的性能

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f--CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f--CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe3O4).     

钢渣中游离氧化钙和氧化镁碳酸化反应

在CO2含量为99.9%,压力为0.2 MPa条件下,对钢渣粉进行碳酸化处理,并作为水泥混合材料制成净浆试件,对试件进行压蒸,研究碳酸化反应时间对试件体积安定性的影响．结果表明,随着碳酸化反应时间的延长,钢渣中的硅酸盐、游离CaO、Ca(OH)2和游离MgO等物质与CO2气体进行反应,主要生成CaxMg1-xCO3．掺加未经碳酸化处理钢渣的试件,压蒸后破坏严重;掺加碳酸化反应10 min钢渣的试件膨胀率为1.03%,试件有明显裂纹;掺加碳酸化反应20 min钢渣的试件膨胀率为0.29%,符合国家标准,体积安定性合格．碳酸化处理20 min后,钢渣中游离CaO含量由2.54%降至0.84%,游离MgO含量由3.8%降至2.4%,试块压蒸后未出现Mg(OH)2,镁离子以水化硅酸镁形式存在于无定形物中．     

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。     

掺钢渣沥青混合料体积膨胀性研究

钢渣作为我国存量较大的工业固体废弃物,目前国内对其利用率仅为30%左右,限制钢渣大规模资源化利用的主要原因在于钢渣所含的非稳定性物质在富水条件下易发生水化反应,造成钢渣体积膨胀。通过采用LVDT位移传感器测试法对掺钢渣沥青混合料小梁试件膨胀率进行测定,探究钢渣掺配比例、混合料油石比以及掺入钢渣粒径对混合料膨胀率大小的影响。结果表明,混合料中钢渣掺入不超过50%,混合料实际油石比在最佳油石比基础上提高1.5%,且使用大粒径钢渣,能更有效控制混合料膨胀率。此外,钢渣中的活性物质不断进行水化反应,将导致局部膨胀和集料剥落等损害发生。     

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。     

钢渣作为混合材在复合水泥中的应用

对钢渣作为一种混合材在复合水泥中的综合利用进行了研究,并通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、水化热测试、孔结构测试等现代物相检测手段,揭示钢渣复合水泥微观结构与宏观性能之间的内在联系。结果表明:钢渣能显著降低水泥的水化热,降低水泥的标准稠度用水量;钢渣水泥浆体线膨胀率很小,均没有超过0.1%,体积稳定性良好;一定掺量混合材能有效降低浆体孔隙率,改善孔径分布,提高浆体致密度;复合掺加20%钢渣、10%粉煤灰时,水泥的28 d抗折、抗压强度分别达到了8.3、48.9 MPa;钢渣和粉煤灰复合掺加有利于水泥强度发展。     

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物,其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质,利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献,同时可以代替部分水泥,节约资源,但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na2SO4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求;进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na2SO4试剂后,钢渣粉－水泥—淤泥土早期强度得到大幅度提升,龄期为7天时,其强度与未掺Na2SO4试剂龄期28天的强度相当,说明Na2SO4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣－水泥的水化过程以及Ca(OH)2,CaSO4等水化产物的生成。     

煤矸石的热力-化学复合活化研究

采用不同温度下的煅烧和添加化学激发物质的复合活化方法对煤矸石用作高性能水泥辅助性胶凝材料时潜在活性激发效果进行了实验探讨。实验结果表明,原始煤矸石未经任何处理直接用作水泥混合材时基本上不表现出火山灰活性,会导致水泥强度大幅度降低。煤矸石经600～900℃加热处理之后再与水泥混合使用,表现出显著的火山灰活性,水泥强度得到明显改善。用芒硝或水玻璃作为激发荆对煤矸石施加热力-化学复合活化,在适宜的掺量范围内水泥强度,尤其是早期强度,得到进一步改善。采用水玻璃的场合活化效果优于采用芒硝的场合。煤矸石热力一化学复合活化的适应范围为热处理温度600～800℃,水玻璃掺量不超过4％。