钢渣特性及在道路工程中的应用研究

钢渣是钢铁企业冶炼钢材中的副产品,具有良好的建筑材料性能。通过对防城港某钢厂钢渣陈化0、6、12个月的钢渣级配情况、化学成分、基本物理力学指标、CBR承载比等指标进行研究,分析其用于道路工程的可行性。结果表明:该钢渣级配良好,其压碎值、坚固性、针片状颗粒含量、CRB值等满足路用材料的要求,只是吸水率指标较大,可以用于低等级道路的面层、道路的基层和垫层、道路回填工程及地基处理等,但在应用时尚应考虑其体积膨胀性、运输耗能、环境影响等问题。     

级配钢渣用于高速公路路床的可行性研究

钢渣作为炼钢副产品,是一种潜在的优质筑路材料。以舞钢电炉钢渣为研究对象,在系统分析其稳定性的基础上,对不同陈化龄期、不同压实度、不同级配钢渣进行加州承载比(CBR)与无侧限抗压强度测试,分析其用于高速公路路床铺筑的可行性。结果表明,无论是f-CaO含量、粉化率还是CBR浸水膨胀率,舞钢钢渣均满足规范的相关要求,具备较好的稳定性能与工程应用的可行性。陈化龄期为0个月和8个月、不同配合比钢渣在92%、96%和100%压实度下,CBR值均远大于规范对路床材料CBR值8%的要求。陈化龄期8个月钢渣配合比为3(0~0.6mm)∶7(0.6~4.75mm)与5∶5时,其7d无侧限抗压强度与4%石灰土基本相同,可以代替石灰土应用于高速公路路床。以高速公路路床采用4%石灰土的强度性能为对比,综合考虑钢渣稳定性与工程施工成本,建议选用陈化龄期为8个月、配合比为3∶7的钢渣。最后,对钢渣强度形成机理进行了分析。     

滚筒渣性能分析及其在工业厂区道路中的应用

研究了滚筒渣的成分和安定性,设计制备钢渣沥青混合料并在厂区道路中进行了应用。结果发现,滚筒渣中金属含量低,粒度均匀,游离氧化钙含量低。滚筒渣用作路用集料时,其压蒸粉化率不宜超过5.9%,掺量不宜超过50%。陈化后滚筒渣的游离氧化钙含量、压蒸粉化率和压蒸膨胀率趋于稳定,满足道路集料规范要求。以滚筒渣代替普通集料拌制的沥青混合料的马歇尔稳定度、水稳定性能及动稳定度等性能均满足要求。在厂区道路翻修工程应用结果表明,钢渣沥青路面各项性能良好,满足沥青路面规范要求。     

钢渣基道路基层材料设计与路用性能研究

为降低西北旱寒区公路沥青路面基层早期开裂问题,并促进工业固体废弃物的循环利用,研究将钢渣替代碎石设计成级配钢渣混合料,并以矿渣粉、粉煤灰、电石渣组成的复合矿物掺合料作为胶结料稳定级配钢渣,形成全固废钢渣基道路基层材料。通过测试钢渣浸水膨胀率、基层材料膨胀率、无侧限抗压强度、干缩应变和抗冻性,分析钢渣基道路基层材料的稳定性、强度增长规律、抗开裂特性与长期稳定性。研究结果表明,高温季节钢渣陈化效果显著,90 d陈化期钢渣膨胀率最大降低38.7%。洒水加速了钢渣陈化,较未洒水下钢渣浸水膨胀率降低幅度最大增大了29.1%。复合矿物掺合料对钢渣混合料的膨胀率有抑制作用,12%掺量下膨胀率降低61.8%。级配钢渣混合料随龄期逐渐形成了强度,加入6%复合矿物掺合料后,类似于二灰稳定材料具有早期强度增长较慢、后期强度增长较快的特点,90 d时较水泥稳定材料强度高出2.1 MPa。对比30 d龄期的干缩应变,级配钢渣混合料的干缩应变较水泥稳定混合料降低74%,钢渣基稳定混合料较水泥稳定混合料降低20%。钢渣基道路基层材料的抗冻性在后期均优于水泥稳定和二灰稳定基层材料。综合可知,钢渣基道路基层材料稳定性和...     

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.     

钢渣体积膨胀特性研究与胀裂模拟

中国钢渣排放量大，综合利用率较低，堆放占地且污染环境，急需开展源头减量、资源化利用和无害化处置，而钢渣体积安定性不良且变异大是制约其大规模利用的首要原因。通过基于钢渣中f-CaO含量、分布、反应活性及与水反应难易程度提出钢渣集料体积膨胀演化模型，并利用钢渣粉、钢渣骨料的浸水膨胀试验开展体积膨胀模型参数的检验、拟合与验证。采用90℃热水浴浸泡试验和X射线衍射仪分析钢渣体积膨胀率、颗粒胀裂率与钢渣中f-CaO含量之间的关系，最后运用ABAQUS有限元模拟中的温度-位移模型和材料脆性断裂模型研究f-CaO的体积膨胀对钢渣骨料胀裂的影响。结果表明：钢渣体积膨胀与f-CaO的含量及分布、钢渣颗粒粒径的大小、浸水温度等因素有关，钢渣体积膨胀模型能很好地预测其体积膨胀的发展规律，模型参数可以通过浸水膨胀试验拟合确定，且采用二阶体积膨胀模型对钢渣粉、钢渣集料的浸水膨胀率预测较为准确。钢渣骨料的体积膨胀率与胀裂率均与f-CaO的含量密切相关，90℃浸水胀裂率宜控制不大于10%。ABAQUS温度-位移模型和材料脆性断裂模型能够近似模拟不同位置及富集程度的f-CaO体积膨胀对钢渣脆性裂纹的产生与扩展，模拟结果表明，位于近表面的f-CaO比内部f-CaO更容易造成局部胀裂。     

水泥稳定钢渣道路基层材料工程应用研究

采用纯钢渣和钢渣粗集料加玄武岩细集料制备两种水泥稳定半刚性基层材料,通过击实试验确定了相应的最佳含水量和最大干密度,7 d无侧限抗压强度能够满足规范要求。使用纯钢渣混合料的半刚性基层材料,随着龄期的延长钢渣的活性逐渐显现,使得后期的抗压强度和回弹模量更高;膨胀率试验结果表明水泥稳定钢渣半刚性基层材料具有合格的稳定性。     

钢渣集料在沥青路面养护工程中的应用研究

江苏省钢铁行业每年钢渣副产品达到千万吨，部分用于水泥生产，其余则用于填料等低价值应用。目前，用于路面基层与沥青面层的优质筑路材料紧缺，而钢渣的物理力学性能与常规集料相似，可缓解筑路材料紧缺的现状。首先，对钢渣的各项技术指标进行了检测，开展了配合比设计；其次，评价钢渣试验路铺筑的效果；最后，进行试验路跟踪观测。结果表明：钢渣集料的各项指标满足要求；钢渣SMA-13、钢渣Sup-25与钢渣水稳基层的检测指标均满足技术要求；通车1年后，相比常规集料沥青路面，钢渣沥青路面的抗滑性能提升了15.9%，承载力略有提高。     

济钢转炉钢渣沥青混合料路用性能研究

检测济钢转炉钢渣的化学成分及物理力学性质,评价其作为沥青混合料路用材料的可行性.全部以钢渣作为集料、部分以钢渣作为集料、全部以碎石作为集料,分别制备AC-20型沥青混合料,对3种沥青混合料的物理、力学性能进行对比分析.试验分析结果表明:全部以钢渣作为集料或部分以钢渣作为集料拌制的沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性及疲劳性能优于碎石沥青混合料,水稳定性略差,但仍能满足规范要求,建议在路面结构层的中、下面层中推广应用.     

建筑垃圾材料在北京公路工程中的试验研究

建筑垃圾主要分为砖混类、水泥混凝土类,循环利用可减少道路建设过程中新集料开采。该文以2017年北京市某大修工程为背景,对水泥稳定砖混类再生材料、水泥稳定水泥混凝土类再生材料路用性能进行试验研究,通过有限元软件Ansys模拟建筑垃圾再生基层路面结构,进行力学分析,认为砖混类建筑垃圾再生集料压碎值等关键性指标较弱,可用于二级以下公路底基层;水泥混凝土类建筑垃圾再生集料各项指标基本满足规范对于高等级公路基层指标要求,可替代普通粗、细集料,但由于破碎、除杂等技术问题,材料性能可控性较差,大规模应用存在一定难度;水泥稳定砖混类再生材料7d无侧限抗压强度满足规范二级及以下公路底基层抗压强度指标要求,具有良好的工作性能;水泥稳定水泥混凝土类再生材料7d无侧限抗压强度满足规范高等级公路极重、特重交通基层抗压强度指标要求,抗压强度稳步增长,抗冻性能、抗弯拉性能优良,具有良好的工作性能。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料路用性能研究

通过室内浸水膨胀率试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验,设计了 60％钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石材料配合比,对比研究了水泥稳定钢渣碎石与水泥稳定碎石路用性能.结果表明:粗型C级配钢渣碎石材料承载力和体积稳定性最好,4％水泥掺量的稳定钢渣碎石抗压强度满足基层强度设计要求;水泥稳定钢渣碎石养生前期力学强度增长速率大于后期强...     

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.     

水泥稳定碎石铣刨粗集料路用性能评价

为了探究水泥稳定碎石铣刨料用于道路底基层的可行性,进行了吸水率、表观密度、压碎值、针片状含量等试验,评价了再生集料的物理及力学指标;进行了SEM微观图像和EDS成分检测,分析了微观形态及化学成分。结果表明:水泥稳定碎石铣刨粗集料吸水率为3.2%,表观密度为2.673 g/cm~3,压碎值为32.9%,针片状含量为7%,满足二级及二级以下公路水泥稳定碎石的底基层粗集料主要指标要求。     

全固废地聚物稳定钢渣基层的性能及微观特性分析

为探索钢渣集料、粉煤灰、高炉矿渣粉全固废制备道路基层材料的可行性，利用工业固废胶凝潜力，开发地聚物稳定钢渣(GeoSS)基层材料，提出GeoSS混合料设计流程，并研究了不同硅铝质粉料剂量和碱用量对力学强度、干缩性能、碳减排效益、重金属浸出浓度的影响，最后利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM/EDS)分析了GeoSS混合料的地聚合反应和地聚物-钢渣界面特性。结果表明：GeoSS混合料具有优异的抗压强度和劈裂强度，总干缩系数远小于水泥稳定碎石C5,能够满足极重、特重交通的高速公路基层所需的承载能力和路用需求。相较于水泥稳定碎石C5,GeoSS混合料的碳排放当量最高可降低54.21%,具有显著的碳减排效益。地聚物胶凝产物通过物理吸附和化学结合，将固废原材料的重金属离子所封固，浸出液中Pb和其他重金属浓度分别满足Ⅳ级和Ⅲ级地下水标准，对道路周围环境的污染风险较低。粉煤灰和矿渣粉通过碱激发产生了水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和水化硅铝酸钠(N-A-S-H)等胶凝产物；同时在地聚物结合料的碱性条件下，钢渣集料表面水化速率加快并产生胶凝化，生成了晶体产物水化石榴石和...     

集料对沥青混合料的性能影响研究

目前进行沥青混合料路面施工时,多数单位均按照现行技术规范[1]的要求,对所拟定的几家集料供应场所提供的集料样品进行物理力学指标的测定,从而择优确定集料。研究发现,满足现行规范要求的集料,其在沥青混合料中所表现出的性能,并不完全与其物理力学指标成正比关系,因此在进行集料的选取时,不能仅参考集料的物理力学指标进行确定。最终集料的选取与否还是应当取决于其在沥青混合料中的性能表现。     

二灰碎石再生集料刚性基层应用研究

文章结合京台高速公路山东德州段路面维修工程,研究了采用二灰碎石铣刨料做路面刚性基层材料的问题。室内试验研究了二灰碎石再生集料的物理力学特性,结果表明,二灰碎石再生集料基本满足高速公路基层骨料的质量标准。以二灰碎石再生集料作为骨料,进行水泥混凝土基层材料配合比设计,并试验研究了二灰碎石再生集料刚性基层材料的力学特性、疲劳特性、收缩特性和材料耐久性。研究认为,二灰碎石再生集料水泥混凝土的各项性能良好,可以做沥青路面基层。试验路段经3年的运营,路况良好。     

生活垃圾焚烧炉渣集料性能研究

本研究对生活垃圾焚烧炉渣的基本特性进行了研究,包括成分组成、物理性质和化学性质等,在此基础上,对炉渣生产集料的集料特性进行了全面研究,包括粒径组成、吸水率、压碎值、表观密度、坚固性等。研究表明,生活垃圾焚烧炉渣集料的物理及力学特性与天然集料类似,部分差异指标,如吸水率、压碎值等,可通过一定的技术手段对其进行处理以满足道路工程建设的集料相关指标要求,可以用于道路工程集料。     

钢渣薄层罩面沥青混合料试验研究与工程应用

研究了钢渣薄层罩面沥青混合料的路用性能并在实体道路工程中进行了应用。结果表明,钢渣强度和磨光值高,与沥青粘附性强,各项性能指标满足道路集料规范要求。以钢渣代替玄武岩集料制备的薄层罩面沥青混合料SMA-10和OGFC-5的马歇尔稳定度、水稳定性能及动稳定度等路用性能均满足规范要求,并表现出良好的抗变形、抗水损和耐久性能。钢渣薄层罩实体工程施工应用顺利,路面质量和应用效果良好。     

新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究

使用未经陈化钢渣砂作为原材料,通过掺入不同质量比外掺剂(粉煤灰、硅灰)对钢渣砂的膨胀性进行抑制,以使其满足道路用钢渣体积稳定性要求,根据体积稳定性试验结果得出较优的外掺剂配比。通过研究发现,单掺外掺剂对钢渣的膨胀性有较好抑制效果,复掺时对膨胀率抑制效果更明显;综合经济效果,在所有的单掺配比中,单掺质量比5%硅灰能发挥外掺剂较大效用;复掺组中,掺量5%、硅灰∶粉煤灰=1∶1组较优。     

钢渣稳定土的试验性能分析

通过正交试验,分析了钢渣掺量、陈化龄期及细度对钢渣稳定土强度的影响规律,并确定了影响钢渣稳定土强度的主次因素.将钢渣稳定土与常用路床材料进行了路用性能的比较,证明钢渣稳定土材料能够满足高速公路路床填料的要求.