基于灰色系统理论的掺钢渣粉C40混凝土性能研究

为提高钢渣再生利用率,将其磨细成粉并替代部分水泥用于C40道路混凝土中。研究不同钢渣粉替代量对C40混凝土力学性能及28d抗渗性能的影响规律,采用灰色系统理论分析钢渣粉掺量与混凝土各项性能之间的相关性;同时借助压汞试验和直接法,探讨钢渣粉对C40混凝土各项性能的微观影响机理。研究结果表明,钢渣粉的掺入降低了C40混凝土的早期强度,但合适掺量的钢渣粉可提高混凝土28d抗压、抗弯拉强度与抗渗性能;钢渣粉掺量与C40混凝土各项性能之间有较好的关联性,与7d抗压强度和28d电通量呈负相关,与28d抗压、抗弯拉强度呈正相关。钢渣粉通过改善混凝土的孔结构、降低其水化热对其宏观性能进行影响。     

济钢转炉钢渣在路面基层中的应用研究

检测济钢转炉钢渣的化学成分及物理、力学性质,分析其用于路面基层材料的可行性.分别以不同水泥掺量制备水泥稳定钢渣无侧限抗压强度试件,测定其7d、28 d强度及浸水7d后的水稳定性.以相同的方法制备两种不同粉煤灰掺量的水泥粉煤灰稳定钢渣的无侧限抗压强度试件,测定其强度及水稳定性.通过与水泥稳定碎石力学性质的对比,表明水泥稳定钢渣及水泥粉煤灰稳定钢渣均具有良好的力学性能及水稳定性,济钢转炉钢渣可作为路面基层材料推广应用.     

石粉-钢渣混凝土力学及收缩性能研究

石粉会造成混凝土收缩,钢渣易引起混凝土产生膨胀。利用膨胀补偿收缩原理,通过对石粉、钢渣与减水剂的相容性和掺入混凝土后的基本力学和收缩情况进行试验,研究不同石粉和钢渣掺量及两者不同占比对混凝土强度和收缩率的影响。结果表明:钢渣与聚羧酸减水剂具有一定相容性;石粉与减水剂相容性差,会降低浆体流动性;钢渣-水泥胶砂3d、28d抗折、抗压强度随钢渣掺量增加而基本不变,7d抗折、抗压强度均随钢渣掺量增加而下降明显;石粉-水泥胶砂抗压、抗折强度随石粉掺量增加而整体呈下降趋势;在混凝土中钢渣产生的膨胀对石粉产生的收缩具有一定补偿作用。     

掺钢渣水泥稳定碎石配合比优化设计及路用性能研究

为分析萍钢钢渣代替碎石对水泥稳定碎石基层的影响,参照半刚性基层水泥稳定碎石配合比设计方法,对3种结构类型、9种级配的萍钢钢渣混合料进行5%水泥剂量的7 d抗压强度试验,确定最优级配;进行5种钢渣掺量水泥稳定碎石混合料抗压强度试验、弹性模量试验、干缩试验和温缩试验并与水泥稳定碎石进行对比。结果表明,水泥稳定钢渣的级配以骨架密实细型级配为最优;以60 d强度为优化目标比7 d强度更合理;掺钢渣水泥稳定碎石的强度、弹性模量及干缩性能优于水泥稳定碎石,但其温缩性能降低。     

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度增长速率,室内标准养生试件抗压强度较现场养生试件强度提高了17 %,16 %;干缩观测时间≥28天,水泥稳定钢渣碎石干缩性基本消失;冲刷时间>60分钟,水泥稳定钢渣碎石累计冲刷量曲线减缓,质量损失显著减小。     

掺玄武岩纤维水泥稳定再生碎石基层性能研究

针对不同的建筑垃圾掺量,通过抗压强度试验、抗弯拉强度试验、干缩性能试验、抗冲刷性能试验、抗冻性试验、抗疲劳性能试验,研究掺加玄武岩纤维对水泥稳定建筑垃圾路用性能的影响.试验结果表明:掺加纤维后,水泥稳定建筑垃圾的28 d抗压强度、28 d抗弯拉强度增大,干缩系数降低,28 d冲刷质量损失率降低,冻稳系数增大、90 d疲劳寿命提高;随着建筑垃圾掺量的增大,水泥稳定建筑垃圾的路用性能逐渐降低.建筑垃圾掺量为100％时,掺纤维水泥稳定建筑垃圾的28 d抗压强度、28 d抗弯拉强度分别比不掺纤维的水泥稳定建筑垃圾增大了10.1％、17.1％,28 d干缩系数降低了19.4％,冲刷损失率降低了14.6％,冻稳系数增大了2.4％,疲劳寿命增大了26.7％(应力比为0.6)、12.6％(应力比为0.7).建筑垃圾掺量小于等于75％、纤维掺量为0.06％时,水泥稳定建筑垃圾可应用于重交通荷载等级下高速公路基层中.     

无水泥钢渣重载路面混凝土

以钢渣为粗细骨料代替传统天然砂石．碱溶液废渣粉制备胶凝材料代替水泥．配置路面混凝土。系统研究了碱掺量对强度和其工作流动性的影响．配置出28d抗压强度达44MPa．抗折强度达8．3MPa,同时具有良好工作性能的钢渣路面混凝土。进行重载路面工程试验的效果良好。     

工业废渣改良膨胀土填料工程特性研究

为分析工业废渣改良膨胀土填料力学强度的效果,分别向膨胀土中掺入不同比例的钢渣和镁渣,以4%、6%石灰掺量改良膨胀土为对照组,进行室内试验研究。结果表明,膨胀土掺入钢渣或镁渣后,与同掺量石灰改良膨胀土效果相近,改善亲水性和膨胀性,降低塑性指数显著,抗压强度明显提高。钢渣掺量增加1%,钢渣土塑性指数降低8%;镁渣掺量≤4%,镁渣土塑性指数较素膨胀土降低了54%;钢渣或镁渣掺量≥4%,膨胀土自由膨胀率低于临界自由膨胀率;钢渣土和镁渣土前期抗压强度增长快,28d抗压强度至少是90d抗压强度的88%; 4%掺量钢渣或镁渣提高膨胀土抗压强度最佳,且钢渣土和镁渣土水稳定性良好,裂隙性和干湿效应弱化。     

水泥稳定钢渣碎石混合料力学性能发展规律研究

为探讨水泥掺量和钢渣掺量对水泥稳定钢渣碎石混合料击实特性、力学性能的影响规律,本文采用3种水泥剂量(3%、4%、5%)和5种钢渣掺量(0、25%、50%、75%、100%)配制了混合料,并开展重型击实试验和力学性能测试。结果表明,掺入钢渣颗粒后,水稳混合料的最大干密度和最佳含水率增加,在较高水泥掺量下,混合料表现出更好的击实特性。在3%水泥剂量下,钢渣对混合料的力学性能具有一定的负面影响。在4%和5%水泥剂量下,钢渣颗粒的最佳掺量为50%,此时的无侧限抗压强度和间接抗拉强度均呈现较好的发展规律,能够满足规范的要求。     

钢渣对半刚性基层力学强度及稳定性影响分析

为促进工业固废钢渣在道路工程中的再生利用,对钢渣经过二次加工形成再生骨料应用于半刚性基层水泥稳定材料中,通过分析钢渣对水泥稳定材料的无侧限抗压强度、抗弯拉强度和干缩特性影响,定量评价钢渣的再生利用效果。结果表明:随着钢渣掺量增大,水泥稳定材料的强度逐渐增大,当掺量增大至70%,无侧限抗压强度提升1.4倍,抗弯拉强度提升1.8倍;水泥稳定钢渣碎石混合料的每日干缩应变随时间变化逐渐减小,累计干缩应变随时间变化先快速增大后趋向稳定,其中以前5 d的干缩应变变化最为明显,120 d后干缩应变基本稳定。对于4种不同性质的钢渣,钢渣掺量为50%达到稳定状态时,最大补偿收缩率为37.7%,最小为25.5%。钢渣陈化时间越长,膨胀性越小,则补偿收缩率越小。钢渣掺量越大,补偿收缩率增大,当钢渣掺量增大至70%,可补偿收缩40.1%。在水泥稳定材料中掺入钢渣,将对干燥收缩起到良好的补偿作用,对减小半刚性基层的开裂起到了积极作用。     

粉煤灰掺量对水泥砾质土力学效应影响

为研究粉煤灰掺量对水泥土力学效应的影响,在水泥砾质土中分别掺入质量分数为0%、4%、8%、12%、16%和20%的粉煤灰,在7、28、90 d养护龄期下分别进行无侧限抗压强度试验、渗透试验和冻融循环试验。试验结果表明,7 d龄期时,随粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度和渗透系数基本保持不变。而冻融循环后,粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度降低,渗透系数增大。28 d和90 d龄期时,随粉煤灰掺量增多,试样无侧限抗压强度值先增大而后逐渐趋于平缓,而渗透系数先减小而后逐渐趋于平缓且有增大趋势。冻融后,试样无侧限抗压强度随粉煤灰掺量增大先增大后减少。而试样渗透系数和强度损失率随粉煤灰掺量增大先减小后增大,转折点粉煤灰掺量为12%。     

淤泥水泥土室内配合比试验及成桩效果分析

室内配合比试验是验证水泥固化软土效果的有效手段之一,现场试桩可以验证水泥搅拌桩施工工艺参数的合理性。以珠海市洪湾片区市政基础设施项目为依托,针对海相淤泥的性质,开展了不同水泥掺量的淤泥水泥土室内配合比试验、现场试桩及钻芯抗压强度检测工作。室内试验结果表明:淤泥水泥土无侧限抗压强度随着龄期增长而增长,0～7d强度增长速率较快,7d以后增长速率变缓,28d后仍继续增长;无侧限抗压强度随水泥掺量增加呈线性增长趋势,水泥固化淤泥效果较好。现场钻芯检测结果表明:RQD值均大于75%,成桩完整性较好;20%水泥掺入量的水泥搅拌桩90d龄期芯样无侧限抗压强度满足设计要求。现场钻芯检测无侧限抗压强度可取室内同龄期试验值的60%,研究成果可为类似工程提供参考。     

基于正交试验的钢渣微粉超高性能混凝土抗压强度影响因素分析

为研究钢渣微粉代替部分矿粉配制超高性能混凝土(UHPC),针对级配设计中的因素影响问题，利用正交试验法对钢渣微粉UHPC的配合比进行优化设计，研究硅灰、钢渣微粉、河砂、钢纤维等4个因素掺量对钢渣微粉UHPC抗压强度的影响。研究表明：钢渣微粉、钢纤维掺量对钢渣微粉UHPC的抗压强度影响较大，河砂、硅灰掺量对其影响较小；UHPC抗压强度随硅灰、河砂、钢纤维掺量的增加先增大后减小，随钢渣微粉掺量增加逐渐降低；在基础配合比的基础上，将硅灰掺量增加10%、钢渣微粉减少10%,河砂增加10%,钢纤维体积掺量增加1.5%后，制备出的钢渣微粉超高性能混凝土效果最佳，强度可达到140 MPa。     

复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料研究

为解决传统注浆材料耗费水泥量极大的问题,需研制出工作性能好和经济环保的注浆材料。通过对比不同体系双液注浆材料的性能,优选出复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料,并研究钢渣与矿渣的掺量、水玻璃的体积掺量及水灰质量比等对双液注浆材料工作性能、胶凝性能和抗压强度等的影响规律。研究结果表明： 当钢渣与矿渣的掺量为60%,水玻璃的体积掺量为 20%~30%、水灰质量比为0.7~1.0时,所制备的浆液凝胶时间可控,流动度在300 mm以上,3 d的抗压强度在13 MPa以上。     

有机硅憎水剂对透水混凝土性能影响研究

选用3种有机硅憎水剂材料，分别将不同掺量(0、0.1%、0.3%、0.6%、1.0%,有效成分占水泥质量比)的憎水剂内掺到透水混凝土中，通过抗压强度、有效孔隙率、透水系数和吸水率试验，研究不同类型不同掺量有机硅憎水剂对透水混凝土性能的影响。结果表明：3种有机硅憎水剂均不同程度地降低了试件28 d龄期的抗压强度，且都存在最佳掺量；乳液型憎水剂较粉末型憎水剂对28 d龄期下试件的抗压强度影响更小，硅烷乳液在最佳掺量0.6%时，其抗压强度仅下降2.0%;内掺有机硅憎水剂均加大了试件有效孔隙率，最佳掺量下其透水系数显著增大，最大增长率为133.3%;憎水剂在透水混凝土孔隙中形成膜结构，对试件吸水率有较大影响，吸水率较对照组最大可降低50%。研究成果可以为有机硅憎水剂材料在透水混凝土领域的实际工程运用提供一定的技术参考。     

固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

碱渣土无侧限抗压强度和水稳定性试验研究

将碱渣按一定比例与滨海软土拌和,用以稳定软土。通过击实试验制备碱渣土,对不同配比碱渣土进行无侧限抗压强度和水稳定性试验,研究组分掺量、龄期对碱渣土强度和水稳定性的影响,分析碱渣土的无侧限抗压强度特性和机理。研究结果表明:碱渣土的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加而提高,随着碱渣掺量的提高先增加后降低,存在一个峰值;龄期对碱渣土无侧限抗压强度有一定影响,在7～14d龄期时影响较为明显,在14～28d龄期发展平缓;碱渣土的水稳定性发展规律与无侧限抗压强度基本一致。结合试验分析得出,利用碱渣稳定滨海软土时,碱渣掺量为30%左右较为理想。     

片状石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响

为研究石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响，采用聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO-520)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)对石墨烯进行分散，制备了不同石墨烯掺量、不同水灰比下的石墨烯改性水泥胶砂，并借助抗压抗折试验及扫描电子显微(SEM)研究了石墨烯对水泥胶砂力学性能的增强效果及增强机理。结果表明：CO-520分散剂能有效改善石墨烯在水泥胶砂中的分散性；石墨烯的掺入显著增加了水泥胶砂7 d、28 d的抗折和抗压强度；3种水灰比均在掺量为0.07wt%取得最佳值，28 d的抗折和抗压强度分别增加了37.8%、9.4%;石墨烯掺量相同时，水泥胶砂的抗折和抗压强度均随水灰比的上升而下降。这是因为石墨烯片层以多样性形态填充在水泥基材料的孔隙中，从而细化水泥基基体的孔径尺寸，提升了水泥基体间的胶结强度，增强了水泥胶砂材料的力学性能。     

改良铁尾矿用于道路基层材料的研究

为了使大量堆存的铁尾矿得到有效利用,通过掺入不同无机结合料对铁尾矿进行改良处理。针对掺入量、养护龄期等主要影响因素,利用击实试验、加州承载比试验、无侧限抗压强度试验和干湿循环试验对改良后铁尾矿的路用性能及耐久性进行了分析和研究。结果表明:将铁尾矿用作底基层填料是可行的,相比于石灰和钢渣,水泥改良后的铁尾矿性能最佳;当水泥掺量为5%时,改良铁尾矿的CBR值大于80%,7d无侧限抗压强度在室内室外条件下分别为1.44和1.32MPa,膨胀值小于0.2%,其各项力学性能和耐久性得到最佳改善,能够满足道路基层材料的要求。     

双掺废渣对透水混凝土的协同效应

研究了粉煤灰和钢渣的单掺和双掺部分取代水泥作为胶结料对透水混凝土性能的影响。结果表明:单掺粉煤灰对透水系数没有明显影响,但是使早期抗压强度降低,后期抗压强度升高;单掺钢渣使透水混凝土的早期抗压强度降低,后期抗压强度先升高后降低。粉煤灰和钢渣的双掺对胶结料各组分的水化具有协同促进作用,显著提高透水混凝土的强度。当粉煤灰掺量为15%~20%,钢渣掺量为10%~15%时,透水混凝土的抗压强度较高。