碳酸化钢渣骨料及其植生混凝土的制备

发布时间：2020-09-08 17:05

　　 钢渣是炼钢过程中排出的废渣,排量大,且安定性差,不宜直接应用于建筑土木工程中,大量堆存占用土地进而造成环境污染。钢渣碳酸化即钢渣中矿物的碳酸化反应,可以使钢渣制品快速获得强度且压蒸安定性合格。除此之外,天然骨料资源的大量消耗及开山采石过程中产生的粉尘、噪音等导致的生态破坏和环境污染问题日益严峻;传统混凝土对城市地下水循环的阻隔及低植被覆盖率导致的城市生态问题也亟待解决。本文通过制备碳酸化钢渣人造骨料实现钢渣的资源化利用,在解决钢渣堆存问题的同时制备出天然骨料的替代品。其次,碳酸化反应可以使钢渣碱度有效降低,对于制备具有生物相容性的植生混凝土具有很大的潜力。本文在借鉴国外研究成果的同时,立足于国内的研究现状,针对碳酸化钢渣植生混凝土的结构特点,着重研究了两种不同成型工艺制备的碳酸化钢渣人造骨料及碳酸化对钢渣植生混凝土性能的影响,为工程应用提供参考。试验结果表明:(1)成型-碳酸化-破碎(MCCA)钢渣骨料的堆积密度为987.6kg/m~3,小于1000kg/m~3属于轻骨料。吸水率为15%,符合轻骨料吸水率不得超过22%的规定。碳酸化钢渣试块立方体抗压强度达到32.5MPa,压碎指标为7%,低于10%,属于Ⅰ级骨料。(2)成球-碳酸化(PCA)钢渣骨料在制备过程中,冷粘成球的密实时间是主要质量影响因素。当密实时间为5min时,碳酸化前吸水率为14.8%,碳酸化后吸水率降至11.2%,最高强度为6.1MPa,达到同等粒径天然碎石强度的41%。相比之下密实时间为10min的PCA骨料同样具有较高的碳酸化程度与强度,且吸水率进一步的降低,但压蒸后仍有微小细纹。综合考虑,该工艺制备PCA骨料的最佳密实时间为5-10min,不得超过10min。(3)以掺入10wt.%水泥的钢渣粉作胶凝材料,5-10mm单粒级MCCA骨料、PCA骨料为骨料,通过分次给料法成型的碳酸化钢渣植生混凝土的最优水胶比分别为0.21和0.20,有效空隙率分别为27.9%和28.3%。碳酸化处理2d后,混凝土最高抗压强度分别达到6.4MPa和4.7MPa,使用天然碎石骨料成型的碳酸化钢渣植生混凝土抗压强度最高为11.6MPa。且成型的三种植生混凝土28d的pH值均为11.7左右,安定性合格。(4)植生试验中三种不同骨料成型的碳酸化钢渣植生混凝土都具有良好的生物相容性。植物生长良好,且根部可以穿过混凝土结构间隙深入土壤,并未出现因环境不宜而坏死的情况。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528

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本文编号：2814416