钢渣的成分增补和激发与再生利用效能提升

发布时间：2017-06-29 19:01

  本文关键词：钢渣的成分增补和激发与再生利用效能提升，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国为钢材生产大国,随之而来也是钢渣出产大国,但是低钢渣利用率问题却一直未能解决。过去虽然有多种利用途径来改善钢渣利用率的现状,但是由于钢渣成分变化较大,胶凝性表现不明显,应用领域一直受到限制。本文从两个研究层面,以材料改性与工业废弃物再生利用,给出钢渣利用方式新思路,具体研究内容和结论如下：(1)以传统利用方式为基础,将钢渣与路基土拌合,测定钢渣稳定土作为路基填料的基本物理、力学性能,探究钢渣稳定土作为路基填料的适用性。试验结果表明,石灰掺入高液限粘土后,能够明显降低其液限和塑性指数,达到路基填料基本要求。钢渣稳定土的击实性能良好,且加州承载比(CBR)远远超过我国路基设计规范要求,加州承载比最大值为41.4%。(2)分析钢渣化学成分与水泥成分差别后,以钢渣-石灰改性路基土效果为基础,提出了钢渣成分增补的概念,即向钢渣内掺和偏高岭土和熟石灰,并用水泥三率值指标控制个物质之间的掺量,寻求最优配比。试验结果表明,成分增补技术能够用来提高钢渣胶凝性,达到提高胶凝材料强度的目的。对于本项研究,水泥三率值中硅率(SM)、铝率(IM)和石灰饱和系数(KH)对强度在不同龄期有不同影响,最优率值配比为SM=2,IM=1.6和KH=0.94。最优配比时,成分增补钢渣28天无侧限抗压强度为4.5MPa。(3)为进一步提升成分增补钢渣强度,提升钢渣再利用效果,以上述最优配比为前提,向成分增补钢渣内加入NaOH、NaCl和Na2SO4这三种不同种类的激发剂,从而探究激发剂环境下,成分增补钢渣的强度变化规律。试验结果表明,NaOH、NaCl和Na2SO4这三种激发剂的激发效果依次增强,它们的最优掺量分别为3%、5%和5%。掺有5%Na2SO4的成分增补钢渣28天强度能够达到10.9MPa,表明激发后钢渣复合胶凝材料具备作为CFG刚性桩复合地基材料的潜质,为钢渣在软土地基加固的应用奠定基础。(4)利用微观测试技术,测定成分增补钢渣的孔隙变化规律、生成物类型与形态,并以此为基础,结合化学式来解释激发机理。试验结果表明,经成分增补和28天龄期养护后,主要胶凝生成物为C-S-H和C4AH13等,而成分增补钢渣再经Na2SO4和NaCl激发后分别新增了钙矾石(Aft)和费氏盐(Friesdel's salt)两种胶结产物。钙矾石和Fs盐生成,同时伴随着生成NaOH,导致钢渣颗粒内Si-O-Si和偏高岭土内A1-O-A1内化学键断裂,持续生成新产物,提高反应环境的碱度。水化产物的生成,形成了钢渣型复合材料的胶结强度,降低了孔隙率,宏观上表现为强度进一步提升。
【关键词】：钢渣 成分增补 再生利用 活性激发 微观结构
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 钢渣来源及成分11-13
• 1.3 钢渣国内外利用现状13-15
• 1.3.1 水泥和混凝土产业13-14
• 1.3.2 道路工程14-15
• 1.3.3 回填工程15
• 1.3.4 土木工程15
• 1.4 钢渣活性激发15-17
• 1.4.1 物理激发16
• 1.4.2 化学激发16
• 1.4.3 热力激发16-17
• 1.5 现有研究存在的问题17
• 1.6 技术路线17-19
• 第二章 试验材料与试验方法19-30
• 2.1 试验材料19-22
• 2.1.1 试验土样19-20
• 2.1.2 试验钢渣20-21
• 2.1.3 偏高岭土21-22
• 2.1.4 其他材料22
• 2.2 试验内容与方案22-24
• 2.2.1 钢渣稳定土22-23
• 2.2.2 钢渣成分增补和活性激发宏观试验23
• 2.2.3 强度生成机制的微观试验23-24
• 2.3 试验方法24-29
• 2.3.1 基本物理性质试验24
• 2.3.2 击实与加州承载比(CBR)试验24-25
• 2.3.3 标准稠度用水量试验25-26
• 2.3.4 无侧限抗压强度(UCS)试验26-27
• 2.3.5 pH试验27
• 2.3.6 压汞试验27-28
• 2.3.7 X射线衍射试验28
• 2.3.8 扫描电镜试验28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 钢渣稳定土路用性能试验30-38
• 3.1 石灰改性土样2液限、塑限试验结果30-31
• 3.2 钢渣稳定土击实结果31-32
• 3.3 钢渣稳定土加州承载比(CBR)试验结果32-34
• 3.4 钢渣稳定土膨胀试验结果34-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 废弃钢渣的成分增补与活性激发技术38-58
• 4.1 水泥率值与成分增补38-39
• 4.2 标准稠度用水量试验结果39-41
• 4.3 钢渣复合胶凝材料强度试验结果41-47
• 4.3.1 正交试验分析方法41-42
• 4.3.2 无侧限抗压强度Ⅰ试验结果42-45
• 4.3.3 应力-应变关系45-47
• 4.4 化学激发钢渣复合胶凝材料强度试验结果47-53
• 4.4.1 无侧限抗压强度Ⅱ试验结果47-52
• 4.4.2 应力-应变关系52-53
• 4.5 化学激发钢渣复合胶凝材料pH试验结果53-55
• 4.6 本章小结55-58
• 第五章 成分增补与活性激发后钢渣微观试验及机理分析58-69
• 5.1 压汞(MIP)试验58-60
• 5.1.1 MIP试验适用范围及水泥基材孔隙结构特点58-59
• 5.1.2 MIP试验结果59-60
• 5.2 X射线衍射(XRD)试验60-63
• 5.2.1 XRD寻峰依据和水化产物60-61
• 5.2.2 XRD试验结果61-63
• 5.3 扫描电镜(SEM)试验63-66
• 5.3.1 常见物相形态63
• 5.3.2 SEM测试结果63-66
• 5.4 化学反应分析66-67
• 5.4.1 C-S-H和C-A-H形成66
• 5.4.2 硫酸钠激发环境中钙矾石形成66-67
• 5.4.3 氯化钠激发环境中Friedel's盐形成67
• 5.5 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-73
• 6.1 结论69-71
• 6.1.1 钢渣稳定土路用性能69
• 6.1.2 成分增补钢渣力学性能69-70
• 6.1.3 微观试验及机理分析70-71
• 6.2 不足与展望71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士期间发表的论文及科研情况79

【参考文献】

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