基于膨胀机理的钢渣基层材料体积安定性研究

通过建立f-CaO粒子水化膨胀模型以计算钢渣颗粒/混合料膨胀率,按不同配合比进行无机结合料稳定类混合料崩解试验,探讨了钢渣作为基层集料的体积安定性.f-CaO粒子水化膨胀模型计算结果显示,钢渣膨胀特性与f-CaO含量、钢渣颗粒大小及钢渣密实度有直接关系,钢渣颗粒越大体积安定性越差.1％的f-CaO完全水化增加钢渣1.15％膨胀率.80℃水浴试验结果表明模型计算与实际钢渣粒料膨胀率吻合程度较好,平均误差为6.11％.混合料崩解试验结果表明,无机结合料稳定钢渣膨胀破坏为局部破坏,其抗冲刷性能越好其体积安定性越佳,抗冲刷性能水泥稳定类优于二灰稳定类,悬浮级配优于骨架级配.水泥悬浮钢渣体积安定性最佳,水泥剂量不宜低于3％.钢渣作为路用基层集料的体积安定性宜按照钢渣粒料可能发生的最大膨胀率而非整体膨胀率评价.     

钢渣集料膨胀抑制方法及混合料体积稳定性研究现状

将大宗固体废弃物钢渣进行大规模的再利用具有良好的经济、环境和社会效益。钢渣的体积膨胀风险是限制其大量用作建筑材料的主要原因。因此,对钢渣的体积稳定性进行有效调控是钢渣资源化的关键。针对钢渣集料体积安定性不良的问题,分别从钢渣集料和钢渣沥青混合料的体积稳定性特征方面概述钢渣沥青混凝土体积稳定性调控方法研究进展。研究结果表明：工艺法和熔融调质法都能显著减少熔融钢渣中的活性物质含量,从而降低膨胀风险;对于冷却后的固态钢渣,酸碱中和法和掺合料法对钢渣的体积膨胀抑制效果明显,能将钢渣的体积膨胀率降低70%以上;其中,将矿渣微粉、粉煤灰和硅灰进行三元复掺会产生"超叠加效应",抑制效果明显高于单一掺合料;无机和有机表面改性技术能将钢渣膨胀率降低20%~45%,与其他调控方法相比效果较差,但其处理方式简单且处理周期短,适用于处理f-CaO含量较低的钢渣;粗钢细石沥青混凝土的浸水膨胀率与纯钢渣沥青混凝土相比降低了30%~40%,且钢渣沥青混合料的浸水膨胀率随着钢渣替代比例的升高而增加。因此,在实际应用中,应根据原材料情况严格控制钢渣的替代比例,以保证膨胀特性满足要求。     

不同陈化钢渣集料特性及其稳定性试验研究

钢渣集料具有良好的建筑材料性能,但目前钢渣在道路工程中的利用率较低。该文对广西防城港某钢厂露天陈化0、6个月、12个月钢渣集料的化学成分、基本物理力学指标、f-CaO、f-MgO、粉化率、CRB膨胀率等指标进行试验研究,结果表明：钢渣集料在物理力学特性方面基本满足道路基层材料和路基填料的要求,但陈化0、6个月的钢渣集料其f-CaO、粉化率、CRB膨胀率等指标不能满足道路基层和回填材料的要求,而陈化12个月的钢渣集料略小于规范限值。由此可见,用于道路基层和回填材料的钢渣集料至少要露天陈化12个月才能满足路用稳定性要求。     

改良钢渣路基填料膨胀性试验研究

为降低钢渣的膨胀特性,提高钢渣的综合利用效率,对钢渣开展了不同改良处理方法下的浸水膨胀率试验。结果表明:随着预浸水时间的增加,钢渣的膨胀率呈逐渐减小的变化特征,但降低幅度不是很明显;粉质黏土掺量较大时,对钢渣膨胀性能起到一定的抑制作用,但效果也不明显;剔除小于4.75 mm的钢渣颗粒进行级配调整,同时辅以粉质黏土或者水泥,能显著改善钢渣膨胀特性,掺入30.0 %粉质黏土可将膨胀率降低至1.9 %,满足设计规范≤2.0 %要求,若再掺入5.0 %水泥,膨胀率可进一步降低至1.7 %。建议采用调整级配+30.0 %粉质黏土的方法对钢渣路基填料进行膨胀性改良。     

钢渣填筑路堤模型膨胀变形的试验研究

制作了2个钢渣填筑路堤模型来模拟钢渣路堤的膨胀变形,经过217d的变形观测,得到了大、小试验模型竖向膨胀率的变化曲线,探索了钢渣填筑路堤模型的膨胀变形规律。     

南京市马汊河膨胀土变形特性研究

膨胀土反复的胀缩变形及裂隙的发展,是膨胀土边坡失稳的先决条件。在日晒雨淋的作用下,膨胀土干湿交替,大气影响深度范围下的膨胀土反复胀缩变形,通过对室内试验,通过干湿循环试验模拟膨胀土在自然环境的特性,研究表明:随着干湿循环次数的增多,膨胀土的相对膨胀率逐渐减小,绝对膨胀率增大,浸水后的最终膨胀率趋于稳定,干湿循环过程中,膨胀后试样高度增加,裂隙增多,边缘土粒首先发生破坏,后向中间发展,直至裂隙贯通。     

掺钢渣胶粉改性沥青混合料制备及性能研究

为研究内蒙古地区掺钢渣改性沥青混合料的路用性能,首先测试了包钢产钢渣、玄武岩、石灰岩的理化特性,确定钢渣替代天然集料作为沥青混合料骨料的可行性;然后设计由三种岩性粗集料为骨料、相同细集料、相同填料组成的同一矿料合成级配,利用马歇尔击实试验测试体积参数,得到两种改性沥青(胶粉、SBS)和三种岩性粗集料沥青混合料的最佳油石比;最后对不同岩性的两种改性沥青混合料的高温车辙、低温抗裂及水稳性能进行测试。研究结果表明:钢渣基本理化性能指标与天然集料基本相当甚至在某些方面优于天然集料;钢渣的添加提高了沥青混合料的油石比,掺钢渣胶粉改性沥青混合料的油石比较普通岩性胶粉改性沥青混合料油石比大,但是其强度较高,进一步说明钢渣是良好的沥青路面筑路材料;由于钢渣的掺入,胶粉改性沥青混合料路用性能普遍提高,且更具有经济环保性。     

基于预处理的钢渣膨胀性抑制措施及其机理研究

为了研究浸水、掺加粉煤灰和表面改性3种预处理措施对钢渣膨胀性的抑制机理和抑制效果,采用浸水膨胀率来表征预处理后钢渣的体积变化,通过扫描电子显微镜试验(SEM)研究钢渣预处理后的微观结构变化。结果表明:浸水预处理措施下随着水温的升高,膨胀组分被消解的速率也变快,并在钢渣表面形成水化硅酸钙(C-S-H)保护层。常温下浸水预处理措施消解时间较长,当温度升至60℃时,消解效率能够增长1倍,90℃时消解最快。当在钢渣中逐渐掺入粉煤灰后,其膨胀性逐渐减小,在消解过程中表面也逐渐被火山灰反应的产物包裹,当粉煤灰掺量大于18%时膨胀率降低效果减弱;在水和粉煤灰同时作用的条件下,其膨胀性的抑制效果比单一条件时效果更为优异,掺入12%的粉煤灰,并在60℃条件下浸水15 d,其抑制膨胀性效果最好。表面改性方式处理后的钢渣在表面形成了一层新的界面,增强了钢渣的抗水渗透能力,保证了钢渣的体积安定性,又提高了其力学性能。不同的预处理技术措施对应的处理效果各不相同,但均可以降低钢渣的膨胀性,为钢渣安全应用于道路工程提供技术支持。     

AC-16钢渣沥青混凝土配合比与路用性能试验研究

在对钢渣微观形貌、矿物成分和浸水膨胀率等物理力学性能进行分析的基础上，用钢渣作为集料设计并成型AC-16型改性沥青混凝土，对其路用性能进行系统研究；全过程用砂岩集料比对。结果表明:与砂岩相比，钢渣力学性能良好，吸水率比砂岩大0.4 %～0.6 %，钢渣沥青混凝土最佳油石比比砂岩高出0.5 %，其高温性能和水稳定性良好，低温抗裂性和抗滑性能较砂岩表现更为优异。     

钢渣骨料沥青混合料路用性能研究

为了探究钢渣骨料沥青混合料的路用性能,对AC-13与SMA-13两种级配的钢渣沥青混合料和碎石沥青混合料的高温稳定性、水稳定性进行了研究,并对其低温抗裂性及膨胀特性进行评价。结果表明:钢渣沥青混合料具有良好的颗粒间嵌挤作用与较高的摩擦力,钢渣颗粒间形成类纤维结构,可有效分散应力作用,使得钢渣沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及低温抗裂性能均优于碎石沥青混合料,同时钢渣沥青混合料的膨胀率满足规范要求。     

碱矿渣胶凝材料的开裂性能研究

碱矿渣胶凝材料是具有高强、高耐久性的胶凝材料,但其收缩大,易开裂,是阻碍其广泛应用的主要原因.通过圆环法研究了MgO膨胀剂、聚丙烯纤维和减缩剂单掺或复掺对碱矿渣胶凝材料开裂性能的影响.研究结果表明:单掺MgO膨胀剂对碱胶凝体系抗裂不利,减缩剂和聚丙烯纤维的掺入能够有效延缓裂缝的形成,减小开裂面积.     

钢渣在路面基层中的应用分析

结合昆明绕城高速公路西南段工程建设的需要,分析了云南安宁地区钢渣的物理化学特性,并采用10天浸水膨胀率分析了其膨胀性,得出云南安宁地区的钢渣含游离钙量低于3%,10天浸水膨胀率低于2%,符合道路相关标准。论述了钢渣在路面基层中应用存在的主要问题,提出了解决钢渣膨胀性的方法和在路面基层中的应用前景。     

钢渣沥青混合料路用性能试验研究

为了探究不同钢渣骨料掺量下沥青混合料的路用性能,对AC-13C型钢渣沥青混合料在钢渣掺量分别为0%、30%、50%、70%和90%时采用传统马歇尔击实试验,按照体积法原理进行配合比设计,分析研究了不同钢渣掺量下沥青混合料的路用性能。结果表明:钢渣骨料表现为碱性,与沥青胶结料黏附性较好,随着钢渣掺量的增加,钢渣沥青混合料高温性能以及抗水损坏性能均表现出先增大后减小趋势,低温性能以及体积安定性逐渐降低,钢渣掺量在50%时沥青混合料路用性能相对最佳。     

氯盐渗透下钢拱架锈蚀与喷射混凝土间锈胀力研究

为研究海底隧道初期支护中工字钢在氯离子渗透下严重锈蚀时对结构耐久性的影响，采用室内试验研究工字钢在不同混凝土保护层厚度下锈胀力与锈蚀率的关系以及锈胀的发展过程，再通过数值模拟研究锈胀力作用下的混凝土裂缝、混凝土应力、应变分布规律及胀裂应力变化情况。研究结果表明： 1）相同保护层厚度下，锈胀力随着锈蚀率的增加而增大；锈蚀率相同时，锈胀力随着保护层厚度的增加而增大； 2）工字钢混凝土构件锈胀开裂，裂缝集中于翼缘中部和2个角点区域，翼缘中部的裂缝由外向内发展，2角点区域的裂缝由内向外发展； 3）数值计算得出的混凝土胀裂应力大于试验得到的混凝土胀裂应力。     

生活垃圾焚烧炉渣集料基本性质及其对水泥稳定碎石性能影响的研究

生活垃圾焚烧炉渣集料(炉渣集料)具有连续的级配分布、一定的强度性能和潜在的水硬性能,可替代天然集料应用在水泥稳定碎石中.但炉渣集料基本性能对水泥稳定碎石的强度性能的影响尚不明晰.首先,对不同产地炉渣集料的基本性能进行研究;其次,以炉渣集料替代一定比例、同粒径的天然集料,进行水泥稳定炉渣碎石的配合比设计,基于无侧限抗压强度试验确定不同掺量炉渣集料的水泥稳定炉渣碎石的强度性能;最后,基于相关性分析,确定炉渣集料基本性能对水泥稳定炉渣碎石击实特性和强度性能的影响.试验结果表明:水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率随炉渣集料掺量增加而增大、最大干密度随炉渣集料掺量增加而减小;随着炉渣集料掺量增加,水泥稳定炉渣碎石的强度逐渐降低,且水泥稳定干法炉渣碎石的强度高于水泥稳定湿法炉渣碎石强度.水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率与炉渣集料的吸水率相关性较高;水泥稳定炉渣碎石的无侧限抗压强度与炉渣集料的密度、吸水率和烧失量呈正相关、与炉渣集料的压碎值呈负相关.     

钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥的承载特性研究

将钢渣和轮胎颗粒掺入海相淤泥中，测试钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥的CBR强度。根据试验结果判断钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥作为替代砂砾的路基填料，以解决淤泥对海洋的污染问题，发挥钢渣和废旧轮胎在再生利用方面的价值。通过加州承载比试验，分析了钢渣掺入比和轮胎颗粒掺入比对海相淤泥的承载性能的影响，得出随着钢渣掺入比的増加，最大干密度和最佳含水率均增大；钢渣和轮胎颗粒改良淤泥遇水后稳定性大于纯钢渣；70 %钢渣+10 %轮胎颗粒改良淤泥的加州承载比强度最大，可以替代砂砾用于路基填筑。     

水泥稳定钢渣-碎石混合料性能试验研究

以扬州高邮钢渣为原材料,开展水泥稳定钢渣碎石基层混合料性能研究。结果表明:钢渣的浸水膨胀率最大为1.07%,满足≤2%的技术要求。当水泥剂量为4.0%时,按照设计级配,水泥稳定钢渣碎石基层混合料强度性能满足设计要求。随着龄期的增长,混合料的劈裂强度、回弹模量、抗冲刷性能等指标均达到设计标准,能满足使用要求。